Cuando los átomos de metal forman pequeños grupos de un tamaño particular, muestran características electromagnéticas interesantes y potencialmente útiles, que son diferentes de los del metal a granel real. Para explorar completamente el potencial de estas propiedades, es necesario encontrar formas de ensamblar estructuras macroscópicas precisas a partir de estos grupos. Pero, ¿Cómo se unen estos grupos? y ¿qué dicta exactamente sus propiedades? Estas preguntas han quedado sin respuesta, hasta ahora.

En un nuevo estudio publicado en Materiales Horizontes , investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio, dirigido por el profesor Yuichi Negishi, se dispuso a encontrar estas respuestas. El profesor Negishi explica la motivación detrás de este estudio, "Estudios anteriores han encontrado que los grupos de oro pueden formar estructuras conectadas unidimensionales (1D-CS) que están unidas a través de un solo átomo de oro en cada grupo. Mientras que el ensamblaje de grupos de metales protegidos por ligandos es un enfoque interesante para realizar nuevas propiedades y funciones físicas , los factores necesarios para la formación de 1D-CS son poco conocidos en la actualidad ". Este nuevo y emocionante artículo de investigación ha sido seleccionado para aparecer en la portada del próximo número de la revista.

Para empezar, los investigadores querían ver cómo las interacciones de ligandos intra-racimo dictan la formación de racimos de metales. Para esto, se centraron en un tipo particular de grupo de metal protegido por ligando llamado "grupo de aleación de oro y platino protegido con tiolato (SR) ([Au ₄ Pt ₂ (SR) ₈ ] ₀ ), "ya que tenía varios tipos de distribuciones de ligandos. A través de técnicas como el análisis estructural de rayos X de cristal único, los investigadores encontraron que estos grupos de metales se unen entre sí a través de enlaces de átomos de oro, y estos enlaces forman 1D-CS dependiendo de las fuerzas de atracción y repulsión causadas por interacciones de ligando entre grupos. También encontraron que estas interacciones se ven afectadas por cómo se distribuyen los ligandos en los grupos y los ángulos que forman.

Más específicamente, cuando los ligandos se distribuyeron uniformemente alrededor del grupo de metales (lo que indica fuerzas repulsivas entre ligandos), las fuerzas repulsivas entre diferentes grupos de metales también fueron mayores, evitando así la formación de 1D-CS. El profesor Negishi explica:"Descubrimos que la distribución de ligandos en [Au ₄ Pt ₂ (SR) ₈ ] ₀ cambia dependiendo de la estructura del ligando y que las diferencias en las distribuciones de los ligandos influyen en las interacciones de ligando entre grupos. Por lo tanto, necesitamos diseñar interacciones de ligando intra-clúster para producir 1D-CS con las estructuras de conexión deseadas ". De hecho, a través de análisis adicionales, los científicos incluso encontraron que la formación de 1D-CS tuvo un efecto en la estructura electrónica general de los grupos de metales, incluso afectando su conductividad.

Estos hallazgos sirven como pautas para aquellos que intentan crear 1D-CS para aprovechar el potencial de los ensamblajes de clústeres metálicos. Una aplicación notable de los racimos metálicos, afirma el profesor Negishi, es la fabricación de cableado más fino. Él dice, "Es un desafío dibujar un cableado más fino utilizando tecnología convencional de arriba hacia abajo; afortunadamente, los avances en el campo de los nanoclusters metálicos permitirán el desarrollo de tecnología ascendente para un cableado más fino ".

Este estudio allana el camino para mejoras significativas en dispositivos y sistemas electrónicos sofisticados. Es más, estos hallazgos actuarán como un faro para los científicos que trabajan en los campos de la nanotecnología y la nanoingeniería.