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Los nanoclusters metálicos son pequeñas estructuras cristalinas de hasta dos nm (2 x 10) de tamaño.-9 m) de diámetro y constan de varios a cientos de átomos metálicos.
Para aclarar cómo las diferentes variaciones estructurales afectan las propiedades y las interacciones moleculares de estos materiales, es importante obtener una comprensión profunda de la disposición precisa de los nanoclusters metálicos.
Recientemente, los científicos realizaron síntesis controladas de dos moléculas análogas de oro y plata (Au)9Ag6) nanoclusters para revelar su configuración atómica precisa y estudiar la influencia de ligandos de tiol específicos, moléculas de unión que contienen azufre, en el proceso de síntesis.
Debido a su tamaño notablemente pequeño, los nanoclusters metálicos presentan propiedades especiales y tienen un enorme potencial en áreas como la nanomedicina, la ingeniería química y la mecánica cuántica. Químicos de la Universidad de Anhui realizaron experimentos con dos ligandos de tiol diferentes, SPhPAGOMe y SPhohI para evaluar sus respectivos efectos sobre la síntesis de nanoclusters de Au9Ag6.
Curiosamente, dependiendo de la elección del ligando tiol, los nanoclusters formaron diferentes estructuras superred de orden superior, en las que se repetían diferentes conformaciones de materiales dentro de la estructura. En este contexto, el ligando tiol jugó un papel crucial en la generación de un patrón ABAB (en el caso del Au9Ag6-SPhohMe nanocluster) o un patrón ABCDABCD (para el Au9Ag6-SPhohMe nanoclusters) dentro de la estructura de superred, dependiendo del ligando de tiol específico utilizado.
El estudio fue publicado el 22 de septiembre de 2023. Polioxometalatospublicado por Tsinghua University Press.
El más alto nivel de conocimiento en nanociencia. [is] Precisión atómica. [This is] por qué… es la ciencia estructural [so important] en nanociencia [and] otro [fields like] Química estructural y biología estructural.
Xi Kang, autor del estudio e investigador, Departamento de Química y Centro de Ingeniería Nuclear de Materiales Avanzados, Universidad de Anhui
Kang añadió: “[By] Investigación del patrón de disposición de nanoclusters metálicos. [with] precisión atómica, [we gain] el conocimiento más esencial [of] [molecular and supramolecular] Desarrollos estructurales… [and] Correlaciones estructura-propiedad.”
El equipo de investigación utilizó difracción de rayos X de cristal único (SC-XRD) y espectrometría de masas de ionización por electropulverización (ESI-MS) para validar la configuración precisa de cada nanocluster de oro y plata sintetizado, utilizando SPhPAGOMe o SPhohI como ligando tiol.
Es de destacar que la elección del ligando tiol durante la síntesis tuvo un impacto en la disposición de los átomos de oro y plata en el núcleo del nanocluster y no solo influyó en la estructura externa del nanocluster. Los datos recopilados sugirieron una estructura más compacta del nanocluster de oro y plata con SPhohYo ligando (Au9Ag6-SPhohI) en comparación con el que tiene el SPhPAGLigando OMe (Au9Ag6-SPhPAGOMé).
Además, el equipo de investigación observó que las variaciones en las longitudes de los enlaces metal-metal eran responsables de las configuraciones estructurales adicionales en el Au.9Ag6-SPhohMe nanoclusters (ABCD) en contraste con Au9Ag6-SPhPAGNanocluster OMe (AB).
Las diferentes estructuras moleculares del Au.9Ag6-SPhohyo y au9Ag6-SPhPAGLos nanoclusters de OMe tuvieron una influencia notable en la disposición superred de los materiales, así como en sus propiedades ópticas. En primer lugar, el equipo de investigación descubrió que los patrones de absorción óptica de los dos materiales eran bastante similares, lo que sugiere que los nanoclusters tenían estructuras y configuraciones electrónicas comparables.
Sin embargo, por el contrario, la intensidad de la fotoluminiscencia del Au9Ag6-SPhohLos nanoclusters Me en longitudes de onda de 795 nm y 785 nm superaron a los de los nanoclusters Au9Ag6-SPhpOMe (a 795 nm y 758 nm) tanto en estado de solución como cristalino.
Los autores atribuyeron estos cambios en las propiedades ópticas al aumento de las interacciones de enlaces no covalentes en la estructura del Au.9Ag6-SPhPAGNanoclusters OMe o la interacción única entre el acoplamiento electrónico y las vías de desintegración no radiativa basadas en celosías facilitadas por interacciones electrón-fonón dentro de los dos nanoclusters diferentes.
Este trabajo no solo revela dos nanoclusters que tienen disposiciones dramáticamente diferentes en sus unidades cristalinas debido al fuerte efecto del ligando, sino que también destaca que… la ingeniería de ligandos debería ser una estrategia eficaz para diseñar ensamblajes basados en clusters altamente ordenados con estructuras y rendimientos personalizados..
Xi Kang, autor del estudio e investigador, Departamento de Química y Centro de Ingeniería Nuclear de Materiales Avanzados, Universidad de Anhui
Con esta mejor comprensión de los efectos de los ligandos tiol en el ensamblaje de nanoclusters, el equipo de investigación espera aplicar este conocimiento para crear nuevos nanoclusters con diferentes estructuras y propiedades.
La investigación sobre nanoclusters debería pasar al siguiente paso: la aplicación práctica. Esperamos que los resultados de este trabajo… sienten las bases para la fabricación de nanomateriales compuestos basados en clusters con un alto valor de aplicación. El trabajo futuro se centrará en avanzar en la estrategia de ingeniería de ligandos para nanomateriales compuestos basados en clústeres y promover aún más sus aplicaciones en diversos campos, particularmente en óptica..
Xi Kang, autor del estudio e investigador, Departamento de Química y Centro de Ingeniería Nuclear de Materiales Avanzados, Universidad de Anhui
Otros contribuyentes al estudio incluyen a Peiyao Pan, Di Zhang, Xuejuan Zou y Manzhou Zhu del Departamento de Química y Centro de Ingeniería Atómica de Materiales Avanzados, Laboratorio Clave de Estructura y Regulación Funcional de Materiales Híbridos del Ministerio de Educación, Institutos de Ciencias Físicas. y Tecnología de la Información y el Laboratorio Provincial Clave de Química para Materiales Funcionalizados Híbridos Inorgánicos/Orgánicos de la Universidad de Anhui en Anhui, China.
Este estudio fue apoyado financieramente por la NSFC (21631001, 21871001, 22101001 y 22201001), el Ministerio de Educación, el Programa de Innovación de Sinergia Universitaria de la provincia de Anhui (GXXT-2020-053) y el Programa de Investigación Científica de las Universidades de la provincia de Anhui. (2022AH030009).
Referencia de revista
Pan, P., et al. (2023) Ensamblaje cristalino de nanoclusters correlacionado con ligando con precisión atómica. Polioxometalatos.Síntesis de precisión atómica de nanoclusters metálicos.
Fuente: http://www.tup.tsinghua.edu.cn/en/index.html
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