Trong vài thập kỷ qua, các nanocluster kim loại bao gồm các yếu tố kim loại quý như vàng (AU) và bạc (AG) đã thu hút sự chú ý như các siêu chất để tổng hợp các vật liệu có tính chất độc đáo và các ứng dụng mới tiềm năng Các siêu chất này (còn được gọi là "nguyên tử nhân tạo") thường bao gồm một cụm từ vài đến vài trăm nguyên tử và các đặc tính tiếp xúc khác biệt đáng kể so với các đối tác thông thường, số lượng lớn của chúng Tuy nhiên, giống như các nguyên tử thực, tính ổn định của các siêu chất này được xác định bằng sự hình thành cấu trúc electron vỏ kín

Các siêu chất dựa trên Ag được biết đến với các tính chất và chức năng vượt trội của chúng, bao gồm hoạt động xúc tác quang học và hoạt động xúc tác chọn lọc, so với các siêu dữ liệu dựa trên AU Tuy nhiên, hầu hết các tỷ lệ kèo nhà cái trong lĩnh vực này chủ yếu tập trung vào các siêu chất

Để khắc phục khoảng cách tỷ lệ kèo nhà cái này, các nhà tỷ lệ kèo nhà cái từ Nhật Bản đã tỷ lệ kèo nhà cái sự hình thành các phân tử siêu nguyên bào bao gồm AG và đánh giá các yếu tố liên quan đến sự hình thành này tỷ lệ kèo nhà cái này được dẫn dắt bởi Giáo sư Yuichi Negishi từ Đại học Khoa học Tokyo (TUS) với sự đóng góp của Tiến sĩ Sakiat Hossain từ TUS, và Giáo sư Tetsuya Taketsugu và Trợ lý Giáo sư Takeshi Iwasa từ Đại học Hokkaido, và làĐược xuất bản trên tạp chíHóa học truyền thôngVào ngày 28 tháng 3 năm 2023.

Nói về động lực đằng sau việc tỷ lệ kèo nhà cái các siêu âm dựa trên Ag, Giáo sư Negishi nói,"Cho đến nay, con người chúng ta đã tạo ra một loạt các vật liệu hữu ích từ các yếu tố có sẵn cho chúng ta trên trái đất Tuy nhiên, nhìn vào một tương lai với các vấn đề năng lượng và môi trường phức tạp, sự phát triển của các vật liệu với các tính chất và chức năng mới là mong muốn"

Đến cuối cùng, các nhà tỷ lệ kèo nhà cái đã tổng hợp hai phân tử di-superatomic với brom (BR) làm phối tử bắc cầu: ([Ag₂₃PT₂(PPH₃)₁₀BR₇]⁰và [Ag₂₃PD₂(PPH₃)₁₀BR₇]⁰(PPH₃& bằng; Triphenylphosphine) Cái trước bao gồm hai icosahedral₁₂Siêu nhân Pt được kết nối bằng cách chia sẻ đỉnh với các nguyên tử bạch kim (PT) chiếm vị trí trung tâm trong mỗi siêu chất Ngược lại, phân tử siêu nguyên tử khác bao gồm hai icosahedral₁₂Cấu trúc PD với palladi (PD) làm nguyên tử trung tâm

Cấu trúc hình học/điện tử và sự ổn định của hai nanocluster này sau đó được phân tích và so sánh với [Ag₂₃PT₂(PPH₃)₁₀CL₇]⁰(1) và [Ag₂₃PD₂(PPH₃)₁₀CL₇]⁰(2) - Hai nanocluster có độ tương tự hình học với các nanocluster tổng hợp, bao gồm clo (CL) là nguyên tử bắc cầu

Khi kiểm tra các cấu trúc hình học của bốn nanocluster, các nhà tỷ lệ kèo nhà cái đã quan sát thấy một sự thay đổi giữa hai cấu trúc icosahedral chứa BR là phối tử bắc cầu Các nhà tỷ lệ kèo nhà cái cho rằng xoắn này ổn định nanocluster bằng cách rút ngắn khoảng cách giữa hai cấu trúc icosahedral

Ngoài ra, nguyên tử Br lớn hơn đã được tìm thấy để giới thiệu sự cản trở không gian trong phân tử, gây ra cả PPH₃Phân tử được định vị xa hơn từ trục dài của nanocluster kim loại và, một sự thay đổi về độ dài liên kết của liên kết Ag-P và Ag-Ag Những phát hiện này chỉ ra rằng mặc dù loại cầu nối halogen ảnh hưởng nhẹ vào các cấu trúc hình học của các nanocluster kim loại, nhưng nó không cản trở sự hình thành của chúng

"Loại halogen bắc cầu dường như ít ảnh hưởng đến việc liệu các phân tử siêu nguyên bào có thể được hình thành hay không, miễn là halogen bắc cầu đủ lớn để duy trì khoảng cách vừa phải giữa hai Ag₁₂m cấu trúc, "Giải thích Giáo sư Negishi

Tuy nhiên, sự ổn định của nanocluster chủ yếu phụ thuộc vào số lượng halogen bắc cầu gắn liền với nó Giống như các nguyên tử, các nanocluster kim loại ổn định đòi hỏi một vỏ hóa trị đầy Trong trường hợp các nanocluster đã chuẩn bị - có tổng cộng 16 electron hóa trị - các nhà tỷ lệ kèo nhà cái chỉ có thể gắn tối đa năm halogen cầu nối để duy trì nanocluster kim loại ở trạng thái trung tính hoặc cation ổn định

Sự hiện diện của các nguyên tử trung tâm PD và Pt được tìm thấy là do sự hình thành các nanocluster kim loại Thay thế nguyên tử trung tâm của Ag₁₃Với PT hoặc PD đã dẫn đến sự gia tăng năng lượng liên kết trung bình trong các nanocluster, làm cho nó thuận lợi cho sự hình thành các phân tử siêu nguyên tử

Nhìn chung, các nhà tỷ lệ kèo nhà cái đã xác định ba yêu cầu chính cho sự hình thành và cô lập các phân tử siêu nguyên tử bao gồm hai Ag_13−xM_xCấu trúc được kết nối bởi chia sẻ đỉnh Chúng bao gồm sự hiện diện của một halogen bắc cầu có thể duy trì khoảng cách tối ưu giữa hai cấu trúc, sự kết hợp giữa dị thể và cầu nối halogen dẫn đến 16 electron hóa trị và sự hình thành lõi icosahedral mạnh hơn Ag₁₃.

Theo lời của Giáo sư Negishi,"Những phát hiện này cung cấp các hướng dẫn thiết kế rõ ràng cho việc tạo ra các thiết bị phân tử với các tính chất và chức năng khác nhau, và có khả năng đóng góp để giải quyết các mối quan tâm cấp bách về năng lượng sạch và môi trường"

Tiêu đề hình ảnh:Ba yêu cầu quan trọng đối với sự hình thành và cô lập của Ag_13−xM_xCấu trúc được kết nối bởi chia sẻ đỉnh

Chú thích hình ảnh:Sự hình thành các sợi nano dựa trên Ag ổn định yêu cầu: (a) Một halogen cầu nối có thể duy trì khoảng cách vừa phải giữa hai Ag_13−xM_xCấu trúc, (b) một nguyên tử kim loại cho lõi icosahedral ổn định và (c) sự kết hợp của các dị thể và bắc cầu các halogen dẫn đến 16 electron hóa trị

Tín dụng hình ảnh:Yuichi Negishi từ TUS, Nhật Bản

Loại giấy phép:cc bởi 40

Thông tin thêm

Giáo sư Yuichi Negishi
Khoa Hóa học ứng dụng, Khoa Khoa học
Đại học Khoa học Tokyo
Email: Negishi & Commat;】 rstusacjp

Trợ lý Giáo sư Takeshi Iwasa
Khoa Hóa học, Khoa Khoa học
Đại học Hokkaido
Email: Tiwasa & Commat;】 scihokudaiacjp

Liên hệ truyền thông

Hiroshi Matsuda
Bộ phận Quan hệ công chúng
Đại học Khoa học Tokyo
Email: MediaOffice 【& Commat;】 admintusacjp
Trang web

Sohail Keegan Pinto
Bộ phận Quan hệ công chúng & Truyền thông
Văn phòng Quan hệ công chúng và Hợp tác xã hội
Đại học Hokkaido
Email: En-Press 【& Commat;】 GeneralHokudaiacjp