Les recherches faites à la couverture de Chemistry-A European Journal en juin 2020. Dans l'image :des amas d'or (gemmes jaunes) protégés par des molécules organiques (gemmes roses et bleues) se fendent de deux manières différentes en fonction du support sur lequel il est déposé . Dans le cas illustré à gauche, l'amas d'or se décompose complètement en espèces monoatomiques, tandis que dans le cas illustré à droite, les molécules organiques s'éloignent laissant derrière elles l'amas d'or intact prêt pour la catalyse. Crédit :L'Université de Jyväskylä
En collaboration avec des expérimentateurs de l'Université de Gand, Belgique et Université d'Utrecht, Pays-Bas, chercheurs du Nanoscience Center (NSC) de l'Université de Jyväskylä, ont récemment découvert que le choix d'un matériau support pour des catalyseurs modèles, fabriqués à partir de nanoclusters d'or protégés par des molécules organiques, peut avoir des effets drastiques sur la structure du catalyseur. Sur certains supports, les grappes se désintègrent complètement, tandis que sur d'autres, la couche protectrice organique se décolle en laissant les nanoclusters métalliques intacts qui peuvent agir comme catalyseurs pour une réaction souhaitée. La recherche a été publiée dans Chimie-Un Journal Européen (2020).
Les catalyseurs sont importants pour produire des produits chimiques utilisés dans notre vie quotidienne. Ils économisent beaucoup d'énergie et accélèrent les réactions chimiques par rapport à leurs homologues non catalysés.
Nanomatériaux, en particulier les nanoclusters métalliques sont largement utilisés en raison de leur haute efficacité et sont généralement placés sur un support d'oxyde inactif pour ces applications. Cependant, ces nanoclusters sont parfois moins stables, et sont donc protégés par une couche de molécules organiques. La présente étude est une étape importante vers la conception, contrôler, et la synthèse de catalyseurs supportés atomiquement précis avec des propriétés physiques et chimiques adaptées.
Des nanoclusters d'or (Aun) de différentes tailles protégés par des molécules organiques de phosphine ont été déposés sur quatre supports différents et leurs propriétés ont été mesurées par spectroscopie d'absorption des rayons X. Sur les supports acides de Bronsted (surfaces ayant tendance à céder des protons), les amas étaient complètement fragmentés brisant l'amas Au, tandis que sur les supports acides de Lewis (surfaces qui ont tendance à gagner des électrons), la couche organique de phosphine s'est décollée, laissant l'amas métallique d'Aun préservant la taille d'origine de l'amas.
Les modèles théoriques développés à Jyväskylä expliquaient les observations expérimentales en étudiant le transfert de charge entre le support et les amas.
Cette étude a été publiée dans la série de publications internationales Chimie-Un Journal Européen et reconnu comme un papier "chaud". Une image décrivant le travail a également été sélectionnée comme article de couverture dans le récent numéro de la revue du 2 juin, 2020.
A Jyväskylä, chercheur post-doctoral Nisha Mammen, Professeur Karoliina Honkala, et le professeur de l'Académie Hannu Häkkinen étaient responsables de la partie théorique du travail. La recherche a été soutenue par l'Académie de Finlande. Les simulations informatiques de l'étude ont été réalisées dans les superordinateurs de l'université locale ainsi que dans ceux du CSC-IT Center for Science.
