Исследователи синтезируют нанокластер золота, состоящий из 32 атомов золота

Очень маленькая структура из 32 атомов золота была успешно синтезирована учеными. Точно, 12 атомов золота, окруженные оболочкой из 20 дополнительных атомов золота, образуют ядро ​​этого уникального нанокластера.

(Предоставлено: Wiley)

Сообщая о своем исследовании в журнале Angewandte Chemie исследователи описали, что необычайная стабильность этого нанокластера происходит из-за электронных взаимодействий с фосфиновыми и амидными лигандами, прилипшими к его поверхности.

Кластеры представляют собой совокупности нескольких атомов металла. Они все чаще используются в нанотехнологиях, бионауках и катализе. «Золотые клетки» оказались новым классом кластеров с экстраординарными структурными свойствами с момента открытия пирамидальной структуры из 20 атомов золота. Было предсказано, что кластер из 32 атомов золота является чрезвычайно стабильным и будет выглядеть как C 60 фуллерен с точки зрения структуры. C 60 фуллерен представляет собой полую сферу, содержащую 60 атомов углерода, организованную в 5- и 6-членную кольцевую структуру, подобную граням обычного футбольного мяча. Было предсказано, что «золотые фуллерены» будут иметь широкий спектр многообещающих применений, включая катализаторы, молекулярные метки и транспортеры.

Впервые исследовательская группа под руководством Цзюнь Ли и Цюань-Мин Вана (Университет Цинхуа, Пекин, Китай) успешно синтезировала уникальный нанокластер, состоящий из 32 атомов золота в растворе. В этом процессе синтеза золотосодержащие предшественники были непосредственно восстановлены, [Au 32 (Ph 3 P) 8 (dpa) 6 ] + [SbF 6 ] 2 – формула соединения, где Ph 3 P = трифенилфосфиновый лиганд и dpa = 2,2'-бипиридиламидо-лиганд. Внутри структуры 12 атомов золота расположены в клетке из 20 атомов золота – определяемой как Au 12 @Au 20 – которая защищена шестью точками на дюйм и восемью Ph 3 P-лиганды прилипали к поверхности. Используя комбинацию компьютерных расчетов и аналитических методов, исследователи смогли полностью установить структуру, такую ​​как ее электронная структура, ее химические связи и ее геометрия.

В новом кластерном соединении «золотое ядро» представляет собой полый икосаэдр (форма, имеющая 20 треугольных граней), состоящую из 12 атомов золота, заключенную в «оболочку» из 20 дополнительных атомов золота в форме додекаэдра ( форма, имеющая 12 пятиугольных граней). Кроме того, связи, существующие между ядром и оболочкой, чрезвычайно прочны. Все восемь лигандов Ph 3 P, прикрепленные к восьми атомам золота оболочки, образуют углы куба. Лиганды dpa организованы таким образом, что их средние точки могут образовывать углы октаэдра. Вместо того, чтобы присоединяться через свои амидогруппы, dpa-лиганды связаны через пару атомов азота в своих двух ароматических кольцах, каждый из которых соединяет два атома золота.

« Геометрическая и электронная структуры золотого кластера очень сильно зависят от взаимодействия с лигандами, что подтверждается нашими квантово-химическими исследованиями », – заявили ученые. « В частности, лиганды dpa обеспечивают эффективную стабилизацию нанокластера золота. Мы ожидаем, что при защите амидолигандов может быть получен широкий спектр нанокластеров чеканки металлов . »

Source link