Des nanomatériaux de cuivre avec une forme cubique si parfaite qu'ils forment des piles parfaitement alignées lorsqu'ils sont réunis ont été créés par des chercheurs de KAUST. Les nanoclusters de cuivre cuboïdes, développé par une conception rationnelle, sont un nouveau membre d'une famille de nanomatériaux exotiques qui a montré de nombreuses propriétés prometteuses mais est restée très difficile à fabriquer.

« Les nanomatériaux de cuivre sont une classe de matériaux qui présentent des propriétés utiles pour les domaines de la photoluminescence et de la catalyse, " dit Ren-Wu Huang, un post-doctorant dans le laboratoire d'Osman Bakr, qui a dirigé la recherche. Il y a un grand intérêt à synthétiser de nouveaux nanomatériaux de cuivre pour comprendre comment leur structure influence leur fonction.

Nanoclusters de cuivre, qui sont d'une structure atomiquement précise, sont parmi les rares nanomatériaux de cuivre qui peuvent fournir de telles informations au niveau atomique, car leur structure totale peut être déterminée par diffraction des rayons X sur monocristal. "Toutefois, la synthèse de nanoclusters de cuivre est toujours un grand défi et son rythme de développement est lent par rapport aux nanoclusters fabriqués à partir de ses métaux frères, argent et or, " ajoute Huang.

Dans leur dernier ouvrage, l'équipe visait à fabriquer un nanocluster de cuivre polyhydrido (PCN) riche en hydrogène. "Pour créer les nanoclusters en forme de cuboïde, nous avons ajouté de la triphénylphosphine (Ph3P) à notre système de réaction de synthèse, " dit Bakr. Sur la base de structures PCN précédemment synthétisées, l'équipe a prédit que la triphénylphosphine, avec sa structure conique rigide, aiderait à créer un nouveau nanocluster de forme cuboïde.

Les cristaux en forme de blocs orange foncé que l'équipe a isolés du mélange réactionnel se sont avérés être une nouvelle structure PCN avec la forme cuboïde prédite. La diffraction des rayons X sur monocristal a montré que le cœur de chaque nanocluster contenait 23 atomes de cuivre. Autour de ce noyau se trouvaient huit groupes triphénylphosphine, formant les huit coins du cube.

Étonnamment, chaque cristal orange foncé était composé de plusieurs nanoclusters cuboïdes, empilés soigneusement ensemble dans des rangées et des colonnes parfaitement alignées. "Nous avons constaté que la synergie subtile entre la forme cuboïde et les interactions de liaison non covalentes intercluster, telles que les liaisons hydrogène et les interactions de van der Waals, est la principale force motrice de l'auto-assemblage cubique simple unique des nanoclusters, " dit Huang.

Malgré les dernières découvertes de l'équipe, la recherche sur les nanoclusters de cuivre en est encore à ses balbutiements. "Des questions cruciales sur le mécanisme de croissance, l'évolution de la structure et les relations structure-propriété des clusters doivent encore être abordées, ", dit Bakr. "Nous visons à faire la lumière sur ces problèmes et à aller de l'avant en exploitant le potentiel des clusters pour d'importantes réactions catalytiques."