I nanocluster metallici sono minuscole strutture cristalline fino a due nanometri (2 x 10 -9 metri) di diametro che contengono da poche a centinaia di atomi di metallo. Comprendere l'assemblaggio preciso dei nanocluster metallici è fondamentale per determinare in che modo le diverse strutture influenzano le proprietà e le interazioni molecolari di questi materiali.
I ricercatori hanno recentemente sintetizzato due oro-argento simili (Au9 Ag6 ) nanocluster in modo altamente controllato per determinare la precisa struttura atomica di ciascun nanocluster e gli effetti di specifici ligandi tiolici, o molecole leganti contenenti zolfo, sulla sintesi del materiale.
Date le loro dimensioni estremamente ridotte, i nanocluster metallici hanno proprietà uniche e potenziali applicazioni nella nanomedicina, nell’ingegneria chimica e nella meccanica quantistica. I chimici dell'Università di Anhui hanno recentemente utilizzato due diversi ligandi tiolici, SPh p OMe e SPh o Io, per determinare in che modo ciascun ligando influenzerebbe Au9 Ag6 sintesi di nanocluster.
Sorprendentemente, a seconda del ligando tiolico utilizzato, i nanocluster formavano diverse strutture superreticolari di ordine superiore in cui diverse conformazioni del materiale si ripetevano nella struttura. In questo caso, il ligando tiolico era responsabile della creazione di un ABAB (per l'Au9 Ag6 -SPh p OMe nanocluster) o un ABCDABCD (per Au9 Ag6 -SPh o Me nanocluster) modello di struttura superreticolare a seconda del ligando tiolico utilizzato.
Il team ha pubblicato i risultati in Polyoxometalates .
"Il più alto livello di conoscenza nella nanoscienza è la precisione atomica. Questo è il motivo per cui... la scienza strutturale è così importante nella nanoscienza e in altri campi come la chimica strutturale e la biologia strutturale. Studiando il modello di assemblaggio dei nanocluster metallici con precisione atomica, [otteniamo] il conoscenza più essenziale delle evoluzioni delle strutture molecolari e supramolecolari... e delle correlazioni struttura-proprietà", ha affermato Xi Kang, autore dell'articolo e ricercatore presso il Dipartimento di Chimica e Centro di Ingegneria Atomica dei Materiali Avanzati presso l'Università di Anhui ad Anhui, in Cina. /P>
Il team ha utilizzato la diffrazione di raggi X da cristallo singolo (SC-XRD) e la spettrometria di massa a ionizzazione elettrospray (ESI-MS) per verificare l'esatta struttura di ciascun nanocluster di oro-argento sintetizzato, utilizzando SPh p OMe o SPh o Io come ligando tiolico. È interessante notare che il ligando tiolico utilizzato durante la sintesi ha modificato l'impaccamento degli atomi di oro e argento all'interno del nucleo del nanocluster e non solo la struttura esterna del nanocluster. I dati suggeriscono una struttura più contratta per l'SPh o Nanocluster oro-argento Me-ligando (Au9 Ag6 -SPh o Me) rispetto a SPh p Nanocluster di ligandi OMe (Au9 Ag6 -SPh p OM).
Il gruppo di ricerca ha inoltre notato che le lunghezze dei legami metallo-metallo erano responsabili dell'ulteriore Au9 Ag6 -SPh o Me varianti strutturali (ABCD) rispetto all'Au9 Ag6 -SPh p Nanocluster OMe (AB).
Le diverse strutture molecolari tra Au9 Ag6 -SPh o Io e Au9 Ag6 -SPh p I nanocluster OMe hanno modificato le strutture superreticolari dei materiali, nonché le loro proprietà ottiche. Inizialmente il team ha scoperto che gli assorbimenti ottici dei due materiali erano simili, indicando che i nanocluster possedevano strutture e configurazioni elettroniche simili.
Al contrario, l'intensità della fotoluminescenza di Au9 Ag6 -SPh o I nanocluster Me alle lunghezze d'onda della luce di 795 nm e 785 nm nm erano maggiori di Au9 Ag6 -SPh p Nanocluster OMe (795 nm e 758 nm) rispettivamente in soluzione e allo stato cristallino. Gli autori hanno attribuito questi cambiamenti delle proprietà ottiche alle maggiori interazioni di legame non covalente nell'Au9 Ag6 -SPh o Struttura del nanocluster Me, o combinazioni distinte dell'accoppiamento elettronico e dei percorsi di decadimento non radiativo di origine reticolare che si verificano attraverso interazioni elettrone-fonone per due nanocluster.
"Questo lavoro non solo rivela due nanocluster che mostrano disposizioni radicalmente diverse nelle loro unità cristalline a causa del forte effetto ligando, ma evidenzia anche che... l'ingegneria dei ligandi dovrebbe essere una strategia efficace per progettare assemblaggi basati su cluster altamente ordinati con strutture e prestazioni personalizzate," disse Kang.
Grazie a questa migliore comprensione degli effetti dei ligandi tiolici sull'assemblaggio dei nanocluster, il gruppo di ricerca spera di applicare queste conoscenze per creare nuovi nanocluster con strutture e proprietà diverse. "Lo studio dei nanocluster dovrebbe dirigersi verso il passo successivo:l'applicazione pratica. Ci auguriamo che i risultati di questo lavoro... gettino le basi per la fabbricazione di nanomateriali assemblati basati su cluster con elevati valori applicativi. I lavori futuri si concentreranno sulla promozione dell'ingegneria dei ligandi strategia per nanomateriali assemblati basati su cluster e promuovendo ulteriormente le loro applicazioni in diversi campi, in particolare... nell'ottica," ha affermato Kang.
Altri contributori includono Peiyao Pan, Di Zhang, Xuejuan Zou e Manzhou Zhu del Dipartimento di Chimica e Centro per l'ingegneria atomica dei materiali avanzati, Laboratorio chiave di struttura e regolazione funzionale dei materiali ibridi del Ministero dell'Istruzione, Istituti di scienze fisiche e tecnologia dell'informazione e il laboratorio chiave di chimica della provincia di Anhui per materiali funzionalizzati ibridi inorganici/organici presso l'Università di Anhui nell'Anhui, Cina.
Ulteriori informazioni: Peiyao Pan et al, Assemblaggio cristallino correlato al ligando di nanocluster con precisione atomica, Poliossometallati (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140035
Fornito dalla Tsinghua University Press
