Un team di ricercatori ha esaminato un metodo unico per riformare le strutture di nanomateriali ultrapiccoli. Questi nanomateriali, chiamati nanocluster metallici, colmano il divario tra l’atomo di metallo e il metallo sfuso, rendendoli estremamente utili sia nella ricerca di base che in quella applicata. I nanocluster metallici hanno il potenziale per applicazioni ad ampio raggio nei campi biomedici.
Il documento di revisione del team è pubblicato sulla rivista Polyoxometalates .
Il team ha studiato la reazione fosfina-LEIST. Questo metodo mostra vantaggi nella modifica strutturale e nella modulazione delle proprietà dei nanocluster metallici. "Il metodo che abbiamo esaminato è in grado di modulare la struttura atomicamente precisa dei nanocluster metallici e di regolare le prestazioni corrispondenti", ha affermato Man-Bo Li, professore all'Università di Anhui, in Cina.
Grazie alle loro notevoli caratteristiche dimensionali e alle loro strutture precise, i nanocluster metallici fungono da ponti tra le nanoparticelle e le molecole. Forniscono agli scienziati un'eccellente piattaforma per studiare la struttura dei nanomateriali e la modulazione delle proprietà a livello atomico.
Negli ultimi anni, gli scienziati che lavorano nel campo della chimica dei nanocluster metallici si sono gradualmente concentrati maggiormente sull'effetto dei ligandi periferici sui nanocluster metallici. I ligandi sono atomi o molecole che si legano direttamente allo ione metallico.
Gli scienziati si sono progressivamente resi conto che la struttura spaziale e la modalità di legame dei ligandi organici possono avere un impatto significativo sulle proprietà dei nanocluster metallici in termini di topologia e struttura elettronica, solubilità, stabilità e applicazioni correlate. Pertanto, l'ingegneria dei ligandi sta diventando un ramo essenziale della chimica dei nanocluster metallici.
In precedenza, la sintesi di nanocluster veniva ottenuta mediante drogaggio metallico e metodi di sintesi diretta. Dal metodo di sintesi diretta, gli scienziati hanno derivato la trasformazione dimensione/struttura indotta dallo scambio di ligandi (LEIST). Molti nanocluster sono stati sintetizzati utilizzando il metodo LEIST. Con LEIST, gli scienziati hanno acquisito una comprensione più approfondita del fenomeno della trasformazione nei nanocluster metallici e prospettive applicative più ampie.
Il team ha esaminato le trasformazioni strutturali indotte dal ligando della fosfina e la corrispondente regolazione delle prestazioni catalitiche e ottiche dei nanocluster metallici. Volevano risolvere la contraddizione tra stabilità e attività dei nanocluster metallici.
"L'obiettivo finale è preparare nanocluster metallici ultrastabili e altamente attivi per applicazioni pratiche. L'applicazione più entusiasmante sarebbe la catalisi perché i nanocluster metallici possiedono strutture precise, abbondanti siti di attivazione superficiale e capacità di riciclaggio. Sono catalizzatori industriali ideali, che combinano i vantaggi di catalizzatori omogenei ed eterogenei," ha detto Li.
Negli ultimi anni, gli scienziati hanno proposto nuovi potenziali usi per i nanocluster metallici protetti dalla fosfina utilizzando il metodo LEIST per i ligandi della fosfina. I ligandi della fosfina possono trasformare la struttura dei nanocluster metallici in un processo evolutivo dall'alto verso il basso che "si stacca" e "incide" per diversi nanocluster modello.
I ligandi della fosfina possono essere utilizzati anche con altri metodi di sintesi. Nel corso del tempo, i ricercatori hanno scoperto sempre più ligandi della fosfina con proprietà funzionali diverse. I ricercatori li stanno utilizzando per modificare le strutture dei nanocluster metallici esistenti. I ligandi della fosfina offrono un potenziale promettente per la modifica strutturale dei nanocluster metallici.
Il lavoro del team evidenzia l'importanza fondamentale dello sviluppo di una più ampia varietà di ligandi della fosfina funzionalizzati. "Man mano che vengono progettati e sintetizzati sempre più ligandi della fosfina, le applicazioni dei nanocluster metallici in vari campi saranno notevolmente ampliate", ha affermato Li.
Nella revisione, il team si è concentrato sulle trasformazioni strutturali indotte dalla fosfina dei nanocluster metallici e sulla conseguente regolazione delle prestazioni. Hanno evidenziato le trasformazioni di nanocluster indotte dal ligando della fosfina. Hanno riassunto i numerosi risultati ottenuti dalla modifica strutturale con il metodo fosfina-LEIST utilizzando le fosfine.
Hanno inoltre discusso la metodologia sinergica della modifica strutturale indotta dalla fosfina combinata con altri metodi di sintesi. Infine, hanno riassunto il potenziale ruolo dell'ingegneria del ligando della fosfina nella modulazione delle proprietà dei nanocluster metallici, come le attività ottiche e catalitiche.
Attraverso la loro revisione, il team ha stabilito che le trasformazioni indotte dalla fosfina di nanocluster metallici atomicamente precisi sono molto promettenti come argomenti di ricerca e meritano ulteriori approfondimenti nello sviluppo e nell'applicazione di questi nanocluster metallici.
Ulteriori informazioni: Wenwen Fei et al, Modifica strutturale e regolazione delle prestazioni di nanocluster metallici atomicamente precisi mediante fosfina, Poliossometallati (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140043
Fornito dalla Tsinghua University Press
