科學(xué)家已經(jīng)研制出一種基于鈀的三維簇分子。首先，他們創(chuàng)造了一個“蝴蝶形”的Pd4骨架，使用含有芳香族取代基的有機(jī)硅化合物作為鈀原子的模板和載體。然后，使用另一個模板，他們通過氯將兩個蝴蝶形的Pd4骨架連接到基于邊緣共享四面體的Pd6簇中。使用有機(jī)硅來設(shè)計定制的亞納米結(jié)構(gòu)的這種策略可以實(shí)現(xiàn)一系列功能材料和催化劑的設(shè)計。

小型化是進(jìn)步的口號。納米科學(xué) - 建立在幾個原子尺度上的結(jié)構(gòu) - 長期以來一直處于化學(xué)的最前沿。最近，東京大學(xué)的研究人員開發(fā)出了構(gòu)建亞納米金屬骨料的新策略，將小金屬團(tuán)簇構(gòu)建成更宏偉的3-D架構(gòu)。他們的創(chuàng)作可能具有真正的工業(yè)價值。

Nanochemistry提供一系列經(jīng)典設(shè)計形狀，例如立方體，棒，線，甚至“納米薄片”，均由原子簇構(gòu)成。Uni Tokyo工業(yè)科學(xué)研究所(IIS)的團(tuán)隊用貴金屬鈀(Pd)制造納米片。在一項(xiàng)新的研究中，他們將這些2-D構(gòu)建塊融入了獨(dú)特的3-D設(shè)計中。

制作納米片的一種聰明方法是使用模板 - 有機(jī)分子作為金屬原子的框架。IIS團(tuán)隊超越純有機(jī)模板，使用有機(jī)硅(一種基于三個硅原子的分子)構(gòu)建四個Pd原子的彎曲或“蝴蝶形”片。通過與從硅中懸掛的苯環(huán)鍵合來穩(wěn)定這些金屬。

“看看Pd4分子的結(jié)構(gòu)，我們看到了通過化學(xué)連接體將這種多片連接在一起的潛力，”“ 化學(xué) - 歐洲雜志 ”研究的共同作者Kento Shimamoto說。“鑒于正確的模板，我們推斷，我們可以將集群的維度從二維表擴(kuò)展到第三維。”

建立穩(wěn)定的納米團(tuán)簇，即使是二維，也不容易 - 由于缺乏適當(dāng)?shù)哪０宸肿樱苿咏饘傥锓N靠近。然而，金屬中心可以通過使用像氯這樣的橋接原子穩(wěn)定地連接在一起，同時保持舒適的距離。由于金屬 - 金屬相互作用，所得簇通常具有獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)。

因此，該團(tuán)隊選擇了一種新的有機(jī)硅模板，其中含有兩個氯原子，取代了部分有機(jī)區(qū)域。使鈀源與這種新模板反應(yīng)產(chǎn)生的不是2-D薄片，而是產(chǎn)生含有6個Pd原子的3-D簇。這些金屬顯然形成了一對Pd4四面體(共享兩個原子)，由氯橋接，迫使Pd原子足夠接近以相互鍵合。

“3-D亞納米團(tuán)簇具有作為??催化劑和功能材料的真正潛力，”主要作者Yusuke Sunada說。“但它們的功能很大程度上取決于它們形狀的精確控制。有機(jī)硅很容易獲得，并提供了一個設(shè)計多種結(jié)構(gòu)的平臺 - 將多個簇連接成更大的分子 - 以工業(yè)可行的方式。”