Tænker uden for nanoklusterboks

Forskning ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saudi Arabien, finder ud af, at sølvatomer kan udformes til en kasseformet nanokluster ved omhyggelig udvælgelse af ligandmolekyler.

Når et lille antal metalatomer samler sig, de kan opføre sig mere som molekyler eller superatomer, med elektroner, der deles mellem alle atomkernerne. Disse nanoklynger udviser nye kemikalier, elektrisk og optisk adfærd, der kan føre til udvikling af nye katalysatorer, opto-elektroniske strukturer og andre komponenter til nanoteknologi.

Forskere ved KAUST har gjort betydelige fremskridt med at kontrollere strukturen og funktionen af ​​nanoclusters for at producere en unik kasseformet klynge af 67 sølvatomer med en central kerne på 23 atomer inde i en 44 atoms ydre kasse.

"Vi forsøger at finde ud af reglerne, der styrer, hvordan disse klynger dannes, " sagde Osman Bakr, KAUST lektor i materialevidenskab og teknik og leder af forskerteamet.

Æskeformen er meget sjælden, og demonstrerer, hvordan man laver kasser og stænger, vil bringe et nyt niveau af kontrol til nanocluster-syntese. Nøglen til at kontrollere samlingen af ​​nanoclusterne ligger i valget af organiske (carbonbaserede) kemiske grupper kaldet ligander, der omgiver metalatomerne.

Bakr bemærkede, at forskerne kan udforske forskellige former for klynger ved at eksperimentere med strukturen af ​​liganderne. De fandt ud af, at en blanding af fosforholdige grupper kaldet fosfiner og svovlholdige thioler tillod sølvatomernes usædvanlige kasseform at samle sig i ligandskallen.

"Når vi ændrer formen på disse klynger, vi får spændende nye ejendomme, " sagde Bakr. Han håber, at hans teams udforskning af nanocluster-kemi kan vise vejen til at udvikle nye katalysatorer til at accelerere kemiske reaktioner, som vil have brug i industrien og måske også i farmaceutisk videnskab.

En hovedfaktor af interesse ved fremstilling af kasseformede klynger er, at den afslører, hvordan man indfører "retningsbestemthed" i klyngerne. Bakr forklarede, at det er den svære udfordring at lave klynger, der er struktureret forskelligt i forskellige retninger, i modsætning til de lettere fremstillede perfekt symmetriske former.

En anden innovation, som KAUST-gruppen udvikler, og som er repræsenteret af dette seneste arbejde, er brugen af ​​sølvatomer i nanoklynger frem for det mere almindeligt anvendte guld.

"Sølv er omkring en tiendedel af prisen for guld, en økonomisk faktor, der kan være meget vigtig, når disse innovationer skal anvendes på mulig nanoteknologi, "Påpegede Bakr.

KAUST -forskerne viste tidligere, at omhyggelig kontrol med klyngedesign kan generere sølvklynger, der opfører sig stort set som guld, og nu laver de sølvklynger i en større variation af former.