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Un grupo de científicos investigó una forma novedosa de cambiar la arquitectura de nanomateriales ultrapequeños. Estos nanoclusters metálicos cierran la brecha entre el átomo metálico y la masa metálica y, por lo tanto, son extremadamente útiles para la investigación fundamental y práctica. Los nanoclusters metálicos ofrecen potencial para una amplia gama de aplicaciones biológicas.
La investigación fue publicada en la revista. Polioxometalatos.
Los investigadores estudiaron la reacción fosfina-LEIST. Este enfoque ofrece ventajas en la modificación estructural y manipulación de propiedades de nanoclusters metálicos.
El método que investigamos es capaz de modular la estructura atómicamente precisa de nanoclusters metálicos y regular su correspondiente rendimiento.
Man-Bo Li, profesor, Universidad de Anhui
Los nanoclusters metálicos actúan como puentes entre nanopartículas y moléculas debido a sus asombrosas propiedades de tamaño y topologías precisas. Proporcionan a los científicos una plataforma excelente para investigar la estructura y la modificación de propiedades de los nanomateriales a nivel atómico.
En los últimos años, los científicos que trabajan en el campo de la química de nanoclusters metálicos se han centrado cada vez más en la influencia de los ligandos periféricos en los nanoclusters metálicos. Los ligandos son átomos o moléculas que se unen directamente al ion metálico.
Los investigadores han ido comprendiendo gradualmente que la estructura espacial y el mecanismo de unión de los ligandos orgánicos podrían tener una gran influencia en la estructura topológica y electrónica, la estabilidad, la solubilidad y las propiedades relacionadas de los nanoclusters metálicos. Por lo tanto, el campo de la ingeniería de ligandos se vuelve indispensable en la química de nanoclusters metálicos.
Hasta la fecha, se han utilizado técnicas de síntesis directa y dopaje con metales para sintetizar nanoclusters. Los científicos desarrollaron la transformación de tamaño/estructura inducida por intercambio de ligandos (LEIST) como método de síntesis directa. Se crearon varios nanoclusters utilizando la técnica LEIST. Gracias a LEIST, los investigadores ahora tienen un mejor conocimiento del proceso de transformación en nanoclusters metálicos y más aplicaciones posibles.
Los investigadores investigaron los cambios estructurales causados por los ligandos de fosfina, así como la regulación del rendimiento óptico y catalítico asociado de los nanoclusters metálicos. Su objetivo era encontrar una manera de equilibrar la estabilidad y la actividad de los nanoclusters metálicos.
Li añadió: “El objetivo final es preparar nanoclusters metálicos ultraestables y altamente activos para aplicaciones prácticas. Es probable que la aplicación más interesante sea la catálisis, ya que los nanoclusters metálicos tienen estructuras precisas, numerosos sitios de activación superficial y reciclabilidad. Son catalizadores industriales ideales y combinan las ventajas de los catalizadores homogéneos y heterogéneos.«
Utilizando la técnica LEIST para ligandos de fosfina, los científicos han propuesto nuevas aplicaciones potenciales para nanoclusters metálicos protegidos con fosfina en los últimos años. Los ligandos de fosfina pueden alterar la estructura de los nanoclusters metálicos en un proceso evolutivo de arriba hacia abajo que «pela» y «graba» diferentes nanoclusters molde. Los ligandos de fosfina también se pueden sintetizar de diversas formas.
Con el tiempo, los investigadores han encontrado un número cada vez mayor de ligandos de fosfina con diferentes propiedades funcionales. Los investigadores los utilizan para modificar las formaciones de nanoclusters metálicos existentes. Los ligandos de fosfina son prometedores para la modificación estructural de nanoclusters metálicos.
El trabajo del equipo destaca la necesidad crítica de generar una gama más amplia de ligandos de fosfina funcionalizados.
“A medida que se diseñan y sintetizan más y más ligandos de fosfina, las aplicaciones de los nanoclusters metálicos en diversos campos se están expandiendo significativamente.—comentó Li.
En su artículo, los investigadores se centraron en los cambios estructurales de los nanoclusters metálicos inducidos por la fosfina y la consiguiente regulación del rendimiento. Se destacaron los cambios de nanoclusters inducidos por ligandos de fosfina. Destacaron los numerosos logros de la ingeniería estructural utilizando el enfoque fosfina-LEIST.
También discutieron cómo los cambios estructurales inducidos por la fosfina pueden funcionar junto con otros enfoques sintéticos. Finalmente, discutieron el posible papel de la ingeniería de ligandos de fosfina en la modificación de las propiedades de los nanoclusters metálicos, como la actividad óptica y catalítica.
Los investigadores concluyeron a partir de su revisión que los cambios inducidos por la fosfina en los nanoclusters metálicos atómicamente precisos ofrecen un potencial significativo como sujetos de investigación y merecen una investigación adicional en la producción y el uso de estos nanoclusters metálicos.
Wenwen Fei, Yang Tao, Yao Qiao, Sheng-Yan Tang y Man-Bo Li de los Institutos de Ciencias Físicas y Tecnología de la Información de la Universidad de Anhui en Hefei, China, fueron los contribuyentes al estudio.
Este estudio fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Fundación Provincial de Ciencias Naturales de Anhui y el Fondo Inicial de la Universidad de Anhui.
Referencia de la revista:
Fei, W, et. Alabama. (2023) Modificación estructural y regulación del rendimiento de nanoclusters metálicos atómicamente precisos mediante fosfina. Polioxometalatos. doi:10.26599/POM.2023.9140043
Fuente: http://www.tup.tsinghua.edu.cn/en/index.html
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