Les nanoamas métalliques sont de minuscules structures cristallines mesurant jusqu'à deux nanomètres (2 x 10 -9 mètres) de diamètre qui contiennent de quelques à plusieurs centaines d’atomes métalliques. Comprendre l'assemblage précis des nanoclusters métalliques est primordial pour déterminer comment différentes structures affectent les propriétés et les interactions moléculaires de ces matériaux.
Les chercheurs ont récemment synthétisé deux or-argent similaires (Au9 Ag6 ) nanoclusters de manière hautement contrôlée pour déterminer la structure atomique précise de chaque nanocluster et les effets de ligands thiols spécifiques, ou de molécules de liaison contenant du soufre, sur la synthèse des matériaux.
Compte tenu de leur taille extrêmement petite, les nanoclusters métalliques possèdent des propriétés uniques et des applications potentielles en nanomédecine, en génie chimique et en mécanique quantique. Des chimistes de l'Université d'Anhui ont récemment utilisé deux ligands thiols différents, SPh p OMe et SPh o Moi, pour déterminer comment chaque ligand affecterait Au9 Ag6 synthèse de nanoclusters.
Remarquablement, en fonction du ligand thiol utilisé, les nanoclusters formaient différentes structures de super-réseau d'ordre supérieur dans lesquelles différentes conformations du matériau se répétaient dans la structure. Dans ce cas, le ligand thiol était responsable de la création soit d'un ABAB (pour l'Au9 Ag6 -SPh p OMe nanocluster) ou un ABCDABCD (pour l'Au9 Ag6 -SPh o Me nanocluster) modèle de structure de super-réseau en fonction du ligand thiol utilisé.
L'équipe a publié ses résultats dans Polyoxométalates .
"Le plus haut niveau de connaissance en nanoscience est la précision atomique. C'est pourquoi… la science structurale est si importante en nanoscience et dans d'autres domaines comme la chimie structurale et la biologie structurale. En étudiant le modèle d'assemblage des nanoamas métalliques avec une précision atomique, [nous gagnons] le connaissance la plus essentielle des évolutions des structures moléculaires et supramoléculaires… et des corrélations structure-propriétés », a déclaré Xi Kang, auteur de l'article et chercheur au Département de chimie et au Centre d'ingénierie atomique des matériaux avancés de l'Université d'Anhui, en Chine.
L'équipe a utilisé la diffraction des rayons X sur monocristal (SC-XRD) et la spectrométrie de masse à ionisation par électropulvérisation (ESI-MS) pour vérifier la structure exacte de chaque nanocluster or-argent synthétisé, en utilisant soit SPh p OMe ou SPh o Moi en tant que ligand thiol. Il est intéressant de noter que le ligand thiol utilisé lors de la synthèse a modifié la disposition des atomes d’or et d’argent au sein du noyau du nanocluster et pas seulement la structure externe du nanocluster. Les données suggèrent une structure plus contractuelle pour le SPh o Nanocluster or-argent du ligand Me (Au9 Ag6 -SPh o Moi) par rapport au SPh p Nanocluster OMe-ligand (Au9 Ag6 -SPh p OMe).
L'équipe de recherche a également noté que les longueurs de liaisons métal-métal étaient responsables de l'Au9 supplémentaire. Ag6 -SPh o Variantes structurelles Me (ABCD) par rapport à l'Au9 Ag6 -SPh p Nanoclusters OMe (AB).
Les différentes structures moléculaires entre l'Au9 Ag6 -SPh o Moi et Au9 Ag6 -SPh p Les nanoclusters OMe ont modifié les structures de super-réseau des matériaux, ainsi que leurs propriétés optiques. Initialement, l'équipe a découvert que les absorptions optiques des deux matériaux étaient similaires, ce qui indique que les nanoclusters possédaient des structures et des configurations électroniques similaires.
En revanche, l'intensité de photoluminescence de Au9 Ag6 -SPh o Les nanoamas de Me aux longueurs d'onde de lumière de 795 nm et 785 nm étaient supérieurs à Au9 Ag6 -SPh p Nanoclusters OMe (795 nm et 758 nm) en solution et à l'état cristallin, respectivement. Les auteurs ont attribué ces changements de propriétés optiques à l'augmentation des interactions de liaison non covalentes dans l'Au9 Ag6 -SPh o Structure de nanocluster Me, ou combinaisons distinctes du couplage électronique et des voies de désintégration non radiative d'origine réseau se produisant via des interactions électron-phonon pour deux nanoclusters.
"Ce travail révèle non seulement deux nanoclusters présentant des arrangements radicalement différents dans leurs unités cristallines en raison du fort effet de ligand, mais souligne également que… l'ingénierie des ligands devrait être une stratégie efficace pour concevoir des assemblages hautement ordonnés basés sur des clusters avec des structures et des performances personnalisées." dit Kang.
Grâce à cette meilleure compréhension des effets du ligand thiol sur l’assemblage des nanoclusters, l’équipe de recherche a hâte d’appliquer ces connaissances pour créer de nouveaux nanoclusters dotés de structures et de propriétés différentes. "L'étude des nanoclusters devrait passer à la prochaine étape :l'application pratique. Nous espérons que les résultats de ce travail… jetteront les bases de la fabrication de nanomatériaux assemblés en cluster avec des valeurs d'application élevées. Les travaux futurs se concentreront sur la promotion de l'ingénierie des ligands. stratégie visant à regrouper les nanomatériaux assemblés et à promouvoir davantage leurs applications dans différents domaines, notamment… l'optique", a déclaré Kang.
Parmi les autres contributeurs figurent Peiyao Pan, Di Zhang, Xuejuan Zou et Manzhou Zhu du Département de chimie et du Centre d'ingénierie atomique des matériaux avancés, du Laboratoire clé de structure et de régulation fonctionnelle des matériaux hybrides du ministère de l'Éducation, des instituts des sciences physiques et des technologies de l'information. et le laboratoire clé de chimie de la province d'Anhui pour les matériaux fonctionnalisés hybrides inorganiques/organiques à l'université d'Anhui, en Chine.
Plus d'informations : Peiyao Pan et al, Assemblage cristallin corrélé à un ligand de nanoclusters avec une précision atomique, Polyoxométalates (2023). DOI :10.26599/POM.2023.9140035
Fourni par Tsinghua University Press
