En colaboración con experimentadores de la Universidad de Gante, Bélgica y la Universidad de Utrecht, Países Bajos, investigadores del Centro de Nanociencia (NSC) de la Universidad de Jyväskylä, Recientemente han descubierto que la elección de un material de soporte para catalizadores modelo, hecho de nanoclusters de oro protegidos por moléculas orgánicas, puede tener efectos drásticos en la estructura del catalizador. Sobre ciertos soportes, los racimos se desintegran por completo, mientras que en otros, la capa protectora orgánica se desprende dejando atrás los nanoclusters metálicos intactos que pueden actuar como catalizadores para una reacción deseada. La investigación fue publicada en Química:una revista europea (2020).

Los catalizadores son importantes para producir sustancias químicas que se utilizan en nuestra vida diaria. Ahorran mucha energía y hacen que las reacciones químicas sean más rápidas en comparación con sus contrapartes no catalizadas.

Nanomateriales, especialmente los nanoclusters metálicos se utilizan ampliamente debido a su alta eficiencia y generalmente se colocan sobre un soporte de óxido inactivo para estas aplicaciones. Sin embargo, estos nanoclusters son a veces menos estables, y están protegidos por tanto con una capa de moléculas orgánicas. El presente estudio es un paso importante hacia el diseño, control, y síntesis de catalizadores soportados atómicamente precisos con propiedades físicas y químicas personalizadas.

Se depositaron nanoclusters de oro (Aun) de diferentes tamaños protegidos por moléculas orgánicas de fosfina sobre cuatro soportes diferentes y se midieron sus propiedades mediante espectroscopía de absorción de rayos X. Sobre soportes ácidos de Bronsted (superficies que tienen la tendencia a desprender protones), los grupos estaban completamente fragmentados rompiendo el grupo de Au, mientras que en los soportes de ácido de Lewis (superficies que tienen la tendencia a ganar electrones) la capa orgánica de fosfina se desprendió dejando el cúmulo de Aun metálico conservando el tamaño original del cúmulo.

Los modelos teóricos desarrollados en Jyväskylä explicaron las observaciones experimentales mediante el estudio de la transferencia de carga entre el soporte y los grupos.

Este estudio fue publicado en la serie de publicaciones internacionales Química:una revista europea y reconocido como papel "caliente". También se seleccionó una imagen que describe el trabajo como artículo de portada en el número reciente de la revista del 2 de junio. 2020.

En Jyväskylä, investigadora postdoctoral Nisha Mammen, Profesora Karoliina Honkala, y el profesor de la Academia Hannu Häkkinen fueron los responsables de la parte teórica del trabajo. La investigación fue apoyada por la Academia de Finlandia. Las simulaciones por computadora en el estudio se llevaron a cabo en las supercomputadoras de la universidad local, así como en las del CSC — Centro de TI para la Ciencia.