Des chercheurs japonais ont trouvé un moyen de créer des matériaux innovants en mélangeant des métaux avec un contrôle précis. Leur approche, basé sur un concept appelé hybridation d'atomes, ouvre un domaine inexploré de la chimie qui pourrait conduire au développement de matériaux fonctionnels avancés.

Les clusters multimétalliques, généralement composés de trois métaux ou plus, attirent l'attention car ils présentent des propriétés qui ne peuvent pas être atteintes par des matériaux à un seul métal. Si une variété d'éléments métalliques sont librement mélangés, on s'attend à ce que des substances encore inconnues soient découvertes et que des matériaux hautement fonctionnels soient développés. Jusque là, personne n'avait signalé les clusters multimétalliques mélangés avec plus de quatre éléments métalliques jusqu'à présent en raison de la séparation défavorable des différents métaux. Une idée pour surmonter cette difficulté est la miniaturisation de la taille des amas à l'échelle d'un nanomètre, ce qui oblige les différents métaux à être mélangés dans un petit espace. Cependant, il n'y avait aucun moyen de réaliser cette idée.

Une équipe, dont Takamasa Tsukamoto, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto et ses collègues, a développé une méthode d'hybridation d'atomes, qui a réalisé la toute première synthèse d'amas multimétalliques constitués de plus de cinq éléments métalliques avec un contrôle précis de la taille et de la composition. Cette méthode utilise un modèle de dendrimère qui sert de petit "échafaudage" pour permettre une accumulation contrôlée de sels métalliques. Après absorption précise des différents métaux dans le dendrimère, les amas multimétalliques sont obtenus par réduction chimique. En revanche, une méthode conventionnelle sans dendrimère donne un agrandissement de la taille des amas et une séparation des différents métaux. L'équipe a démontré avec succès la formation d'amas à cinq éléments composés de gallium (Ga), indium (In), or (Au), le bismuth (Bi) et l'étain (Sn), ainsi que le fer (Fe), palladium (Pd), rhodium (Rh), l'antimoine (Sb) et le cuivre (Cu), et un amas à six éléments constitué de Ga, Dans, Au, Bi, Sn et platine (Pt). En outre, ils suggèrent la possibilité de faire des grappes composées de huit métaux ou plus.

Cette méthode d'hybridation d'atomes utilisant le modèle de dendrimère peut synthétiser des amas multimétalliques ultrapetits avec un contrôle précis de la taille et de la composition. Il y a plus de 90 métaux dans le tableau périodique. Avec des combinaisons infinies d'éléments métalliques, atomicité et composition, cette méthode ouvrira un nouveau domaine en chimie à l'échelle du nanomètre. L'étude actuelle marque une étape majeure dans la création de matériaux innovants encore inconnus.