Los investigadores de KAUST han creado nanomateriales de cobre con una forma cúbica tan perfecta que forman pilas perfectamente alineadas cuando se juntan. Los nanoclusters de cobre cuboides, desarrollado por diseño racional, son un nuevo miembro de una exótica familia de nanomateriales que ha mostrado muchas propiedades prometedoras pero que sigue siendo muy difícil de fabricar.

"Los nanomateriales de cobre son una clase de materiales que exhiben propiedades útiles para los campos de fotoluminiscencia y catálisis, "dice Ren-Wu Huang, un postdoctorado en el laboratorio de Osman Bakr, quien dirigió la investigación. Existe un gran interés en sintetizar nuevos nanomateriales de cobre para comprender cómo su estructura influye en su función.

Nanoclusters de cobre, que son de una estructura atómicamente precisa, se encuentran entre los pocos nanomateriales de cobre que pueden proporcionar tales conocimientos a nivel atómico porque su estructura total puede determinarse mediante difracción de rayos X monocristalino. "Sin embargo, La síntesis de nanoclusters de cobre sigue siendo un gran desafío y su ritmo de desarrollo es lento en comparación con los nanoclusters fabricados a partir de sus metales hermanos. plata y oro, ", Añade Huang.

En su último trabajo, el equipo tenía como objetivo hacer un nanocluster de cobre polihidrido rico en hidrógeno (PCN). "Para crear los nanoclusters en forma de cuboides, agregamos trifenilfosfina (Ph3P) a nuestro sistema de reacción de síntesis, "dice Bakr. Basado en estructuras PCN sintetizadas previamente, el equipo predijo que la trifenilfosfina, con su rígida estructura cónica, ayudaría a crear un nuevo nanocluster con forma de cuboide.

Los cristales en forma de bloque de color naranja oscuro que el equipo aisló de la mezcla de reacción demostraron ser una estructura de PCN novedosa con la forma cuboide predicha. La difracción de rayos X de un solo cristal mostró que el corazón de cada nanocluster contenía 23 átomos de cobre. Alrededor de este núcleo había ocho grupos de trifenilfosfina, formando las ocho esquinas del cubo.

Sorprendentemente, cada cristal de color naranja oscuro constaba de múltiples nanoclusters cuboides, apilados cuidadosamente juntos en filas y columnas perfectamente alineadas. "Descubrimos que la sutil sinergia entre la forma cuboide y las interacciones de unión no covalente entre grupos, como los enlaces de hidrógeno y las interacciones de van der Waals, es la principal fuerza impulsora para el autoensamblaje cúbico simple único de nanoclusters, "Dice Huang.

A pesar de los últimos descubrimientos del equipo, La investigación sobre nanoclusters de cobre está todavía en su infancia. "Preguntas cruciales sobre el mecanismo de crecimiento, la evolución de la estructura y las relaciones estructura-propiedad de los conglomerados aún no se han abordado, ", Dice Bakr." Nuestro objetivo es arrojar luz sobre esos problemas y avanzar en la explotación del potencial de los clústeres para reacciones catalíticas importantes ".