Автор: AZoNano

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.

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 . »