La estructura completa (izquierda) y central (derecha) de la molécula de racimo 3-D basada en paladio. Crédito:2019 Yusuke Sunada, Instituto de Ciencias Industriales, La universidad de tokio
La miniaturización es la consigna del progreso. Nanociencia estudiar estructuras en la escala de unos pocos átomos, ha estado a la vanguardia de la química desde hace algún tiempo. Recientemente, investigadores de la Universidad de Tokio desarrollaron la nueva estrategia para construir agregados metálicos sub-nanométricos, la construcción de pequeños grupos de metales en arquitecturas 3-D más grandiosas. Sus creaciones podrían tener un valor industrial real.
La nanoquímica ofrece una gama de formas de diseño clásico, como cubos, varillas alambres e incluso "nanoflakes, "Todo construido a partir de cúmulos de átomos. El equipo del Instituto de Ciencias Industriales (IIS) de Uni Tokio construye nanohojas a partir del metal noble paladio (Pd). En un nuevo estudio, Ellos ensartaron estos bloques de construcción 2-D en un diseño 3-D distintivo.
Una forma inteligente de hacer nanohojas es usar plantillas, moléculas orgánicas que actúan como marco para los átomos de metal. Yendo más allá de las plantillas puramente orgánicas, el equipo de IIS utilizó un organosilicio, una molécula basada en tres átomos de silicio, para construir una hoja doblada o "en forma de mariposa" de cuatro átomos de Pd. Estos metales se estabilizaron mediante la unión con anillos de benceno que colgaban de las siliconas.
"Mirando la estructura del Pd 4 molécula, vimos el potencial de unir varias hojas de este tipo a través de enlazadores químicos, "dice Kento Shimamoto, coautor del estudio en Química:una revista europea . "Dada la plantilla adecuada, razonamos, podríamos expandir la dimensionalidad de nuestro grupo de una hoja 2-D a la tercera dimensión ".
Construyendo nanoclusters estables, incluso en 2-D, no es fácil debido a la falta de las moléculas de plantilla adecuadas que empujan a las especies metálicas a una proximidad cercana. Sin embargo, Los centros de metal se pueden unir de manera estable mientras se mantiene una distancia cómoda mediante el uso de átomos puente como el cloro. Los grupos resultantes a menudo tienen propiedades químicas únicas como resultado de las interacciones metal-metal.
Por lo tanto, el equipo eligió una nueva plantilla de organosilicio con dos átomos de cloro que reemplazan parte de la región orgánica. La reacción de la fuente de paladio con esta nueva plantilla no produjo una hoja 2-D, pero un cúmulo 3-D que contiene seis átomos de Pd. Los metales aparentemente formaron un par de Pd 4 tetraedros (que comparten dos átomos), puenteado por el cloro, lo que obligó a los átomos de Pd a acercarse lo suficiente para unirse entre sí.
"Los sub-nanoclusters 3D tienen un potencial real como catalizadores y materiales funcionales, "dice el autor principal Yusuke Sunada." Pero su función depende en gran medida del control preciso de su forma. Los organosilicones están fácilmente disponibles, y ofrecer una plataforma para diseñar arquitecturas diversas, uniendo múltiples grupos en moléculas más grandes de una manera industrialmente factible ".
