Les nanoparticules (qui ont des tailles comprises entre 3 et 500 nm) et les sous-nanoclusters (qui mesurent environ 1 nm de diamètre) sont utilisés dans de nombreux domaines, notamment la médecine, la robotique, la science des matériaux et l'ingénierie. Leur petite taille et leurs grands rapports surface/volume leur confèrent des propriétés uniques, ce qui les rend précieux dans une variété d'applications, allant du contrôle de la pollution à la synthèse chimique.

Récemment, les quasi-sous-nanomatériaux, dont l'échelle est d'environ 1 à 3 nm, ont attiré l'attention car ils ont une double nature - ils peuvent être considérés comme des nanoparticules, ainsi que des molécules inorganiques. Naturellement, contrôler le nombre d'atomes dans un quasi-sous-nanomatériau pourrait être d'une grande valeur. Cependant, synthétiser des structures moléculaires aussi précises est techniquement difficile, mais les scientifiques de Tokyo Tech étaient certainement prêts à relever ce défi.

Les dendrons - des structures moléculaires hautement ramifiées constituées d'imines basiques - ont été suggérés comme précurseurs pour la synthèse précise de quasi-sous-nanomatériaux avec le nombre d'atomes souhaité. Les imines dans les dendrons fonctionnent comme un échafaudage qui peut former des complexes avec certains sels métalliques acides, accumulant des métaux sur la structure du dendron. Ceux-ci, à leur tour, peuvent être réduits en sous-nanoclusters métalliques avec le nombre d'atomes souhaité. Cependant, la synthèse de dendrons avec une forte proportion d'imines est un processus coûteux avec un faible rendement.

Maintenant, dans une étude publiée dans Angewandte Chemie , les chercheurs expliquent comment ils ont combiné plusieurs structures de dendrimères pour former une capsule supramoléculaire composée de plus de 60 imines. "La synthèse de supramolécules assemblées par des dendrons a été réalisée en connectant des unités centrales internes et des unités de dendrons externes, qui déterminent respectivement la structure centrale et les branches terminales", explique le professeur adjoint Takamasa Tsukamoto, qui a participé à l'étude. La structure interne de cette supramolécule contenait un noyau à six volets avec du tritylium acide, tandis que chaque unité externe contenait des dendrons avec des imines. L'interaction entre le noyau acide et la structure externe basique a donné lieu à un complexe organique auto-assemblé.

De plus, les imines se sont avérées co-accumuler avec des sels de rhodium de sorte que les imines les plus internes formaient un complexe avec des unités de tritylium tandis que les plus externes étaient peuplées de sels de rhodium. La supramolécule résultante, qui avait une unité centrale interne entourée de six unités de dendrons externes (chacune contenant 14 sels de rhodium au niveau des imines externes), a été condensée avec succès en amas contenant 84 atomes de rhodium d'une taille de 1,5 nm.

En attachant des dendrons contenant de l'imine à un noyau acide, les chercheurs ont construit une matrice supramoléculaire pour la synthèse de quasi-sous-nanomatériaux. De plus, étant donné que les imines peuvent former des complexes avec une large gamme d'unités cationiques, le procédé peut être utilisé pour synthétiser une variété de structures supramoléculaires. En raison de sa polyvalence, de sa simplicité et de sa rentabilité, la méthode peut être la pierre angulaire du développement de nouveaux nanomatériaux. "Cette nouvelle approche pour obtenir des quasi-sous-nanomatériaux définis par l'atomicité sans les limitations des méthodes conventionnelles a le potentiel de jouer un rôle important dans l'exploration des dernières frontières des nanomatériaux", déclare le professeur Tsukamoto. En effet, il s'agit peut-être d'un « petit » pas pour Tokyo Tech, mais d'un « pas de géant » pour les nanosciences. + Explorer plus loin

Le catalyseur bimétallique aide à synthétiser des imines accordables et des amines secondaires