A estrutura inteira (esquerda) e central (direita) da molécula de cluster 3-D baseada em paládio. Crédito:2019 Yusuke Sunada, Instituto de Ciência Industrial, A Universidade de Tóquio
A miniaturização é a palavra de ordem do progresso. Nanociência, estudar estruturas na escala de alguns átomos, já está na vanguarda da química há algum tempo. Recentemente, pesquisadores da Universidade de Tóquio desenvolveram a nova estratégia para construir agregados de metal sub-nanométricos, construindo pequenos aglomerados de metal em arquiteturas 3-D mais grandiosas. Suas criações podem ter valor industrial real.
A nanoquímica oferece uma variedade de formas clássicas de design, como cubos, varas, fios e até mesmo "nanoflakes, "todos construídos a partir de aglomerados de átomos. A equipe do Instituto de Ciência Industrial (IIS) da Uni Tokyo constrói nanofolhas de metal nobre paládio (Pd). Em um novo estudo, eles uniram esses blocos de construção 2-D em um design 3-D distinto.
Uma maneira inteligente de fazer nanofolhas é usar modelos - moléculas orgânicas que atuam como uma estrutura para os átomos de metal. Indo além dos modelos puramente orgânicos, a equipe do IIS usou um organossilício, uma molécula baseada em três átomos de silício, para construir uma folha dobrada ou "em forma de borboleta" de quatro átomos de Pd. Esses metais foram estabilizados por ligação com anéis de benzeno pendurados nos silicones.
“Olhando a estrutura do Pd 4 molécula, vimos o potencial de vincular várias folhas desse tipo por meio de ligantes químicos, "diz Kento Shimamoto, co-autor do estudo em Química - Um Jornal Europeu . "Dado o modelo certo, nós raciocinamos, poderíamos expandir a dimensionalidade do nosso cluster de uma folha 2-D para a terceira dimensão. "
Construindo nanoclusters estáveis, mesmo em 2-D, não é fácil devido à falta de moléculas de molde apropriadas que empurram as espécies de metal em estreita proximidade. Contudo, centros de metal podem ser ligados de forma estável, mantendo uma distância confortável por meio do uso de átomos de ligação como o cloro. Os aglomerados resultantes geralmente têm propriedades químicas exclusivas como resultado de interações metal-metal.
A equipe, portanto, escolheu um novo modelo de organossilício com dois átomos de cloro substituindo parte da região orgânica. A reação da fonte de paládio com este novo modelo não produziu uma folha 2-D, mas um aglomerado 3-D contendo seis átomos de Pd. Os metais aparentemente formaram um par de Pd 4 tetraedro (compartilhando dois átomos), ligado por cloro, o que forçou os átomos de Pd a se aproximarem o suficiente para se ligarem uns aos outros.
"Sub-nanoclusters 3-D têm potencial real como catalisadores e materiais funcionais, "diz o autor principal Yusuke Sunada." Mas sua função depende fortemente do controle preciso de sua forma. Organosilicons estão prontamente disponíveis, e oferecem uma plataforma para projetar diversas arquiteturas, ligando vários clusters em moléculas maiores de uma forma industrialmente viável. "
