Un equipo de investigadores ha revisado un método único para reformar las estructuras de nanomateriales ultrapequeños. Estos nanomateriales, llamados nanoclusters metálicos, cierran la brecha entre el átomo metálico y el metal en masa, lo que los hace muy útiles tanto en la investigación básica como en la aplicada. Los nanoclusters metálicos tienen potencial para una amplia gama de aplicaciones en los campos biomédicos.
El artículo de revisión del equipo se publica en la revista Polyoxometalates. .
El equipo investigó la reacción fosfina-LEIST. Este método muestra ventajas en la modificación estructural y la modulación de propiedades de los nanoclusters metálicos. "El método que revisamos es capaz de modular la estructura atómicamente precisa de los nanoclusters metálicos y regular su rendimiento correspondiente", afirmó Man-Bo Li, profesor de la Universidad de Anhui, China.
Debido a sus notables características de tamaño y estructuras precisas, los nanoclusters metálicos sirven como puentes entre nanopartículas y moléculas. Proporcionan a los científicos una excelente plataforma para estudiar la estructura de los nanomateriales y la modulación de sus propiedades a nivel atómico.
En los últimos años, los científicos que trabajan en el campo de la química de nanoclusters metálicos se han centrado gradualmente más en el efecto de los ligandos periféricos en los nanoclusters metálicos. Los ligandos son átomos o moléculas que se unen directamente al ion metálico.
Los científicos se han dado cuenta progresivamente de que la estructura espacial y el modo de enlace de los ligandos orgánicos pueden afectar significativamente las propiedades de los nanoclusters metálicos en términos de topología y estructura electrónica, solubilidad, estabilidad y aplicaciones relacionadas. Por lo tanto, la ingeniería de ligandos se está convirtiendo en una rama esencial de la química de nanoclusters metálicos.
Anteriormente, la síntesis de nanoclusters se lograba mediante dopaje metálico y métodos de síntesis directa. A partir del método de síntesis directa, los científicos derivaron la transformación de tamaño/estructura inducida por el intercambio de ligandos (LEIST). Se han sintetizado muchos nanoclusters utilizando el método LEIST. Con LEIST, los científicos han adquirido una comprensión más profunda del fenómeno de transformación en los nanoclusters metálicos y perspectivas de aplicación más amplias.
El equipo examinó las transformaciones estructurales inducidas por el ligando de fosfina y la correspondiente regulación del rendimiento óptico y catalítico de los nanoclusters metálicos. Querían resolver la contradicción entre la estabilidad y la actividad de los nanoclusters metálicos.
"El objetivo final es preparar nanoclusters metálicos ultraestables y altamente activos para aplicaciones prácticas. La aplicación más interesante sería la catálisis porque los nanoclusters metálicos poseen estructuras precisas, abundantes sitios de activación superficial y capacidad de reciclaje. Son catalizadores industriales ideales, que combinan las ventajas de catalizadores homogéneos y heterogéneos", afirmó Li.
En los últimos años, los científicos han propuesto nuevos usos potenciales para los nanoclusters metálicos protegidos con fosfina utilizando el método LEIST para ligandos de fosfina. Los ligandos de fosfina pueden transformar la estructura de los nanoclusters metálicos en un proceso evolutivo de arriba hacia abajo que "pela" y "graba" diferentes nanoclusters de plantilla.
Los ligandos de fosfina también se pueden utilizar con otros métodos de síntesis. Con el tiempo, los investigadores han descubierto cada vez más ligandos de fosfina con diferentes propiedades funcionales. Los investigadores los están utilizando para modificar las estructuras de nanoclusters metálicos existentes. Los ligandos de fosfina ofrecen un potencial prometedor para la modificación estructural de nanoclusters metálicos.
El trabajo del equipo destaca la importancia crítica de desarrollar una variedad más amplia de ligandos de fosfina funcionalizados. "A medida que se diseñen y sinteticen más y más ligandos de fosfina, las aplicaciones de los nanoclusters metálicos en diversos campos se ampliarán significativamente", afirmó Li.
En su revisión, el equipo se centró en las transformaciones estructurales de los nanoclusters metálicos inducidas por fosfina y su resultante regulación del rendimiento. Destacaron las transformaciones de nanoclusters inducidas por ligandos de fosfina. Resumieron los numerosos logros de la modificación estructural mediante el método de fosfina-LEIST utilizando fosfinas.
También discutieron la metodología sinérgica de la modificación estructural inducida por fosfina combinada con otros métodos sintéticos. Finalmente, resumieron el papel potencial de la ingeniería de ligandos de fosfina en la modulación de las propiedades de los nanoclusters metálicos, como las actividades ópticas y catalíticas.
A través de su revisión, el equipo determinó que las transformaciones inducidas por fosfina de nanoclusters metálicos atómicamente precisos son muy prometedoras como temas de investigación y merecen una mayor exploración en el desarrollo y aplicación de estos nanoclusters metálicos.
Más información: Wenwen Fei et al, Modificación estructural y regulación del rendimiento de nanoclusters metálicos atómicamente precisos mediante fosfina, Polioxometalatos (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140043
Proporcionado por Tsinghua University Press
