Les chercheurs ont synthétisé une structure minuscule à partir de 32 atomes d'or. Ce nanocluster a un noyau de 12 atomes d'or entouré d'une coquille de 20 atomes d'or supplémentaires. Comme le rapportent les scientifiques dans le journal Angewandte Chemie , la stabilité inhabituelle de cet agrégat résulte des interactions électroniques avec les ligands amido et phosphine liés à sa surface.

Agrégats de quelques atomes métalliques, connu sous le nom de grappes, sont de plus en plus utilisés en catalyse, biosciences, et la nanotechnologie. Depuis la découverte d'une structure pyramidale de 20 atomes d'or, Les « cages dorées » sont devenues une nouvelle classe d'amas aux propriétés structurelles inhabituelles. Il a été prédit qu'un amas de 32 atomes d'or devrait être très stable et ressemblerait structurellement au fullerène C60. C60 est une sphère creuse composée de 60 atomes de carbone disposés en une structure de cycles à 5 et 6 chaînons, tout comme les facettes d'un ballon de football traditionnel. Les « fullerènes dorés » devraient avoir un large éventail d'utilisations potentielles, y compris en tant que transporteurs, étiquettes moléculaires, et catalyseurs.

Une équipe dirigée par Jun Li et Quan-Ming Wang (Université Tsinghua, Pékin, Chine) a maintenant réalisé la synthèse d'un nanocluster composé de 32 atomes d'or en solution. La synthèse impliquait la réduction directe de précurseurs contenant de l'or. La formule du composé est [Au 32 (Ph 3 P) 8 (dpa) 6 ] ⁺ [SbF 6 ⁻ ] 2 (où dpa =2, Ligand 2'-bipyridylamido et Ph 3 P =ligand triphénylphosphine). La structure se compose d'un arrangement de 12 atomes d'or dans une cage de 20 atomes d'or-décrit comme Au12@Au20-qui est protégé par huit Ph 3 P et six ligands dpa liés à la surface. Avec une combinaison de méthodes analytiques et de calculs informatiques, les scientifiques ont pu déterminer complètement la structure :sa géométrie, ses relations de liaison chimique, et sa structure électronique.

Le "noyau d'or" du nouveau composé de l'amas est un icosaèdre creux (une forme à 20 faces triangulaires) composé de 12 atomes d'or entouré d'une "coquille" de 20 atomes d'or en forme de dodécaèdre (une forme à 12 faces pentagonales ). Les liens entre la coque et le noyau sont très forts. Les huit Ph 3 Les ligands P sont liés à huit atomes d'or de la coquille, formant les coins d'un cube. Les ligands dpa sont disposés de sorte que leurs points médians forment les coins d'un octaèdre. Ils ne sont pas liés par leurs groupes amido, mais au lieu de cela à travers les deux atomes d'azote dans leurs deux cycles aromatiques, qui relient chacun deux atomes d'or.

« Les structures géométriques et électroniques de l'amas d'or dépendent très fortement des interactions avec les ligands, comme le confirment nos études de chimie quantique, » précisent les chercheurs. « Les ligands dpa assurent notamment la stabilisation efficace du nanocluster d'or. Nous prévoyons qu'une riche variété de nanoclusters de pièces de monnaie peut être générée avec la protection des ligands amido. »

Andreas Schnepf et ses collaborateurs de l'Université de Tübingen (Allemagne), Université Howard (Washington, D.C., ETATS-UNIS), et l'Université du Missouri, Kansas City (États-Unis) a rapporté indépendamment la synthèse d'un amas composé de 32 atomes d'or. Cette étude a été soumise à la revue Angewandte Chemie peu de temps avant la réception des travaux de l'équipe chinoise. Leur simple voie de synthèse a donné un composé de formule Au 32 (R 3 P) 12 Cl 8 (où R =éthyle, n-propyle, ou un groupe n-butyle), également avec un noyau de cluster Au32. Dans ce cas, huit ions chlorure et douze ligands phosphine équipés chacun de trois courtes chaînes alkyle (R3P) sont liés à la surface. Les chercheurs ont observé que l'icosaèdre d'or ainsi que le dodécaèdre d'or sont légèrement déformés. The distortion results from the electronic structure and the electrical field within the cluster core (Jahn-Teller effect) as quantum-chemical calculations showed. The length of the alkyl chains did not influence the structure of the cluster.