La miniaturisation est le maître mot du progrès. Nanosciences, étudier des structures à l'échelle de quelques atomes, est à la pointe de la chimie depuis un certain temps déjà. Récemment, des chercheurs de l'Université de Tokyo ont développé la nouvelle stratégie pour construire des agrégats métalliques sous-nanoscopiques, construire de petits clusters métalliques dans des architectures 3D plus grandes. Leurs créations pourraient avoir une réelle valeur industrielle.

La nanochimie propose une gamme de formes de conception classiques, comme des cubes, tiges, des fils et même des « nanoflocons, " tous construits à partir d'amas d'atomes. L'équipe de l'Institut des sciences industrielles (IIS) d'Uni Tokyo construit des nanofeuillets à partir du palladium (Pd) métal noble. Dans une nouvelle étude, ils ont enfilé ces blocs de construction 2D dans un design 3D distinctif.

Une façon intelligente de fabriquer des nanofeuilles consiste à utiliser des modèles, des molécules organiques qui servent de cadre aux atomes métalliques. Au-delà des modèles purement organiques, l'équipe IIS a utilisé un organosilicium, une molécule à base de trois atomes de silicium, pour construire une feuille courbée ou "en forme de papillon" de quatre atomes de Pd. Ces métaux ont été stabilisés par liaison avec des anneaux benzéniques pendants aux siliciums.

"En regardant la structure du Pd 4 molécule, nous avons vu le potentiel de lier ensemble plusieurs feuilles de ce type grâce à des linkers chimiques, " dit Kento Shimamoto, co-auteur de l'étude en Chimie—Une revue européenne . « Avec le bon modèle, nous avons raisonné, nous pourrions étendre la dimensionnalité de notre cluster d'une feuille 2D à la troisième dimension."

Construire des nanoclusters stables, même en 2D, n'est pas facile en raison du manque de molécules modèles appropriées qui poussent les espèces métalliques à proximité. Cependant, les centres métalliques peuvent être liés de manière stable tout en maintenant une distance confortable grâce à l'utilisation d'atomes de pontage comme le chlore. Les clusters résultants ont souvent des propriétés chimiques uniques en raison des interactions métal-métal.

L'équipe a donc choisi un nouveau modèle organosilicié avec deux atomes de chlore remplaçant une partie de la région organique. La réaction de la source de palladium avec ce nouveau gabarit n'a pas produit une feuille 2D, mais un amas 3-D contenant six atomes de Pd. Les métaux ont apparemment formé une paire de Pd 4 tétraèdres (partageant deux atomes), ponté par le chlore, ce qui a forcé les atomes de Pd suffisamment proches pour se lier les uns aux autres.

« Les sous-nanoclusters 3D ont un réel potentiel en tant que catalyseurs et matériaux fonctionnels, " explique l'auteur principal Yusuke Sunada. " Mais leur fonction dépend fortement du contrôle précis de leur forme. Les organosiliciums sont facilement disponibles, et offrir une plateforme de conception d'architectures diverses, reliant plusieurs clusters en molécules plus grosses de manière industriellement réalisable. »