Gennembrud inden for blandingsmetaller-præcis styring af multimetallisk en-nanometer klyngedannelse opnået

Forskere i Japan har fundet en måde at skabe innovative materialer ved at blande metaller med præcisionskontrol. Deres tilgang, baseret på et koncept kaldet atomhybridisering, åbner et uudforsket område af kemi, der kan føre til udvikling af avancerede funktionelle materialer.

Multimetalliske klynger-typisk sammensat af tre eller flere metaller-får opmærksomhed, da de udviser egenskaber, der ikke kan opnås af enkeltmetalmaterialer. Hvis en række metalelementer blandes frit, det forventes, at der endnu opdages ukendte stoffer, og der udvikles meget funktionelle materialer. Indtil nu, ingen havde rapporteret de multimetalliske klynger blandet med mere end fire metalelementer hidtil på grund af ugunstig adskillelse af forskellige metaller. En idé til at overvinde denne vanskelighed er miniaturisering af klyngestørrelser til en nanometer skala, som tvinger de forskellige metaller til at blive blandet i et lille rum. Imidlertid, der var ingen måde at realisere denne idé.

Et hold, herunder Takamasa Tsukamoto, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto og kolleger, har udviklet en atomhybridiseringsmetode, som har realiseret den første nogensinde syntese af multimetalliske klynger bestående af mere end fem metalelementer med præcis styring af størrelse og sammensætning. Denne metode anvender en dendrimer -skabelon, der fungerer som et lille "stillads" for at muliggøre kontrolleret ophobning af metalsalte. Efter præcis optagelse af de forskellige metaller i dendrimeren, multimetalliske klynger opnås ved kemisk reduktion. I modsætning, en konventionel metode uden dendrimeren giver forstørrelse af klyngestørrelser og adskillelse af forskellige metaller. Holdet demonstrerede med succes dannelsen af ​​fem-elementsklynger sammensat af gallium (Ga), indium (In), guld (Au), vismut (Bi) og tin (Sn), samt jern (Fe), palladium (Pd), rhodium (Rh), antimon (Sb) og kobber (Cu), og en seks-elementsklynge bestående af Ga, I, Au, Bi, Sn og platin (Pt). Derudover de antyder muligheden for at lave klynger sammensat af otte metaller eller mere.

Denne atomhybridiseringsmetode ved hjælp af dendrimer -skabelonen kan syntetisere ultralette multimetalliske klynger med præcis styring af størrelse og sammensætning. Der er mere end 90 metaller i det periodiske system. Med uendelige kombinationer af metalelementer, atomicitet og sammensætning, denne metode vil åbne et nyt felt inden for kemi på en nanometer skala. Den nuværende undersøgelse markerer et stort skridt fremad i at skabe sådanne endnu ukendte innovative materialer.