Holdet gennemgår phosphinligand-induceret strukturel transformation af metal nanoclusters

Et team af forskere har gennemgået en unik metode til at reformere strukturerne af ultrasmå nanomaterialer. Disse nanomaterialer, kaldet metal nanoclusters, bygger bro mellem metalatomet og bulkmetallet, hvilket gør dem yderst nyttige i både grundlæggende og anvendt forskning. Metal nanoklynger har potentiale for vidtgående anvendelser inden for de biomedicinske områder.

Holdets anmeldelsespapir er offentliggjort i tidsskriftet Polyoxometalates .

Holdet undersøgte phosphin-LEIST-reaktionen. Denne metode viser fordele ved metal nanoclusters' strukturelle modifikation og egenskabsmodulering. "Den metode, vi har gennemgået, er i stand til at modulere den atomisk præcise struktur af metalnanoklynger og regulere deres tilsvarende ydeevne," siger Man-Bo Li, professor ved Anhui University, Kina.

På grund af deres bemærkelsesværdige størrelsesegenskaber og præcise strukturer tjener metal nanoclusters som broer mellem nanopartikler og molekyler. De giver videnskabsmænd en fremragende platform til at studere nanomaterialers struktur og egenskabsmodulation på atomniveau.

I de senere år har forskere, der arbejder inden for metal nanocluster kemi, gradvist fokuseret mere på effekten af ​​perifere ligander på metal nanocluster. Ligander er atomer eller molekyler, der binder sig direkte til metalionen.

Forskere har gradvist indset, at organiske liganders rumlige struktur og bindingstilstand kan påvirke egenskaberne af metal nanoclusters betydeligt med hensyn til topologi og elektronisk struktur, opløselighed, stabilitet og relaterede applikationer. Så ligand engineering er ved at blive en væsentlig gren af ​​metal nanocluster kemi.

Tidligere blev nanoclustersyntese opnået ved metaldoping og direkte syntesemetoder. Ud af den direkte syntesemetode udledte videnskabsmænd den ligand-udvekslings-inducerede størrelse/struktur-transformation (LEIST). Mange nanoclusters er blevet syntetiseret ved hjælp af LEIST-metoden. Med LEIST har forskerne opnået en dybere forståelse af transformationsfænomenet i metalnanoklynger og bredere anvendelsesmuligheder.

Holdet undersøgte de phosphinligand-inducerede strukturelle transformationer og den tilsvarende katalytiske og optiske ydeevneregulering af metalnanoclusters. De ønskede at løse modsætningen mellem stabilitet og aktivitet af metal nanoclusters.

"Det ultimative mål er at forberede ultrastabile og meget aktive metalnanoklynger til praktiske anvendelser. Den mest spændende anvendelse ville være katalyse, fordi metalnanoklynger har præcise strukturer, rigelige overfladeaktiveringssteder og genbrugsevne. De er ideelle industrielle katalysatorer, der kombinerer fordelene af homogene og heterogene katalysatorer," sagde Li.

I de senere år har forskere foreslået nye potentielle anvendelser for phosphin-beskyttede metal nanoclusters ved at bruge LEIST-metoden til phosphinligander. Fosfinligander kan transformere metal nanoclusters struktur i en top-down evolutionær proces, der "skræller" og "ætser" for forskellige skabelon nanoclusters.

Phosphinligander kan også anvendes med andre syntesemetoder. Med tiden har forskere opdaget flere og flere fosfinligander med forskellige funktionelle egenskaber. Forskere bruger disse til at ændre de eksisterende metal nanocluster strukturer. Fosfinligander tilbyder et lovende potentiale for strukturel modifikation af metalnanoklynger.

Holdets arbejde fremhæver den kritiske betydning af at udvikle en bredere vifte af funktionaliserede phosphinligander. "Efterhånden som flere og flere phosphinligander designes og syntetiseres, vil anvendelsen af ​​metalnanoclusters på forskellige områder blive betydeligt udvidet," sagde Li.

I deres gennemgang fokuserede holdet på de fosphin-inducerede strukturelle transformationer af metal nanoclusters og deres resulterende præstationsregulering. De fremhævede phosphinligand-inducerede nanocluster-transformationer. De opsummerede de mange resultater af strukturel modifikation ved hjælp af phosphin-LEIST-metoden ved brug af phosphiner.

De diskuterede også den synergistiske metodologi af phosphin-induceret strukturel modifikation kombineret med andre syntetiske metoder. Endelig opsummerede de den potentielle rolle af phosphinligand engineering i modulering af metal nanoclusters egenskaber, såsom optiske og katalytiske aktiviteter.

Gennem deres gennemgang fastslog holdet, at de phosphin-inducerede transformationer af atomisk præcise metalnanoklynger lover meget som forskningsemner og fortjener yderligere udforskning i udvikling og anvendelse af disse metalnanoklynger.

Flere oplysninger: Wenwen Fei et al., Strukturel modifikation og ydeevneregulering af atomisk præcise metalnanoklynger af phosphin, Polyoxometalater (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140043

Leveret af Tsinghua University Press