Новости химической науки > Золотые клетки для атомов и молекул

Лай Шенг Ванг (Lai-Sheng Wang) и соавторы, работающие в отделе энергии Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, получили новый класс кластеров золота, являющихся первым металлическим аналогом фуллеренов.

Наиболее известные фуллерены представляют собой каркасные молекулы сферической формы, образованные 60 и более атомами углерода. Каркасные кластеры золота требуют намного меньше атомов для сборки – 16, 17 или 18.

Атомы углерода в фуллеренах располагаются в вершинах правильных пяти- и шестиугольников, атомы золота в «золотой клетке» образуют правильные треугольники, благодаря чему объемный кластер золота похож не на футбольный мяч, а, скорее, на драгоценность правильной огранки. Диаметр полости внутри кластера золота равен 6 ангстрем, что оказывается вполне достаточным для инкапсуляции малых атомов.

Мельчайший каркасный кластер золота состоит из 16 атомов (рисунок с сайта Pacific Northwest National Laboratory)

Ранее Лай Шенг Ванг работал под руководством Ричарда Смалли (Richard Smalley) – открывателя углеродных фуллеренов. Впоследствии работы Ванга, ныне увенчавшиеся успехом, были посвящены синтезу фуллереноподобных структур, состоящих из атомов металлов.

Синтез каркасных металлических структур осложняется тем, что металлокластеры, состоящие из большого количества атомов металла, имеют тенденцию к уплощению или образованию компактных нанообразований без внутренней полости. Например, хотя теоретически было рассчитано, что кластер, содержащий 32 атома золота, должен быть каркасным, практика показала компактное, бесполостное строение этого кластера.

Исследовательская группа под руководством Ванга продемонстрировала, что оптимальные размеры для образования каркасных соединений золота – кластеры, содержащие 16, 17 и 18 атомов благородного металла. Меньшее число атомов золота в кластере приводит к образованию плоских кластеров, большее – к формированию компактных бесполостных нанообразований. Таким образом, можно отметить, что самая маленькая и тесная золотая клетка, которую можно создать, состоит всего из 16 атомов золота.

Исследователи считают, что внедрение различных атомов в полость полученных ими кластеров золота с последующим осаждением «заполненных золотых клеток» на поверхность позволит разработать принципиально новые способы влияния на физические и химические свойства наноразмерных и даже меньших объектов.

Источник: chemweb.com