Le nanoparticelle (che hanno dimensioni comprese tra 3 e 500 nm) e i sub-nanocluster (che hanno un diametro di circa 1 nm) sono utilizzati in molti campi, tra cui medicina, robotica, scienza dei materiali e ingegneria. Le loro piccole dimensioni e l'ampio rapporto superficie-volume conferiscono loro proprietà uniche, rendendole preziose in una varietà di applicazioni, che vanno dal controllo dell'inquinamento alla sintesi chimica.

Recentemente, i quasi-sub-nanomateriali, che hanno una scala di circa 1-3 nm, hanno attirato l'attenzione perché hanno una doppia natura:possono essere considerati nanoparticelle, oltre che molecole inorganiche. Comprensibilmente, controllare il numero di atomi in un quasi-sub-nanomateriale potrebbe essere molto utile. Tuttavia, sintetizzare strutture molecolari così precise è tecnicamente impegnativo, ma gli scienziati della Tokyo Tech erano sicuramente pronti per questa sfida.

I dendroni, strutture molecolari altamente ramificate costituite da immine di base, sono stati suggeriti come precursori per la sintesi precisa di quasi-sub-nanomateriali con il numero desiderato di atomi. Le immine nei dendroni funzionano come un'impalcatura che può formare complessi con alcuni sali metallici acidi, accumulando metalli sulla struttura del dendron. Questi, a loro volta, possono essere ridotti a sub-nanocluster metallici con il numero di atomi desiderato. Tuttavia, la sintesi di dendron con un'elevata percentuale di immine è un processo costoso con un basso rendimento.

Ora, in uno studio pubblicato su Angewandte Chemie , i ricercatori spiegano come hanno combinato più strutture dendrimeriche per formare una capsula supramolecolare composta da più di 60 immine. "La sintesi di supramolecole assemblate con dendron è stata realizzata collegando unità centrali interne e unità dendron esterne, che determinano rispettivamente la struttura centrale e i rami terminali", spiega il professor Takamasa Tsukamoto, che è stato coinvolto nello studio. La struttura interna di questa supramolecola conteneva un nucleo a sei punte con tritilio acido, mentre ogni unità esterna conteneva dendroni con immine. L'interazione tra il nucleo acido e la struttura esterna di base ha prodotto un complesso organo autoassemblante.

Inoltre, si è scoperto che le immine si accumulano con i sali di rodio in modo tale che le immine più interne formassero un complesso con unità di tritilio mentre quelle più esterne erano popolate con i sali di rodio. La supramolecola risultante, che aveva un'unità centrale interna circondata da sei unità dendron esterne (ognuna contenente 14 sali di rodio nelle immine esterne), è stata condensata con successo in gruppi contenenti 84 atomi di rodio aventi una dimensione di 1,5 nm.

Attaccando i dendroni contenenti imina a un nucleo acido, i ricercatori hanno costruito un modello supramolecolare per la sintesi di quasi-sub-nanomateriali. Inoltre, poiché le immine possono formare complessi con un'ampia gamma di unità cationiche, il metodo può essere utilizzato per sintetizzare una varietà di strutture supramolecolari. Grazie alla sua versatilità, semplicità ed economicità, il metodo può essere una pietra miliare per lo sviluppo di nuovi nanomateriali. "Questo nuovo approccio per ottenere quasi-sub-nanomateriali definiti dall'atomicità senza i limiti dei metodi convenzionali ha il potenziale per svolgere un ruolo importante nell'esplorazione delle ultime frontiere dei nanomateriali", afferma il prof. Tsukamoto. In effetti, questo potrebbe essere un "piccolo" passo per Tokyo Tech, ma un "gigantesco" passo per la nanoscienza. + Esplora ulteriormente

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