p De medicamentos eficazes a sensores moleculares e células de combustível, clusters de metal estão se tornando fundamentalmente úteis na saúde, ambiente, e setores de energia. Essa funcionalidade diversa de clusters surge da variabilidade de tamanho e tipo. Agora, cientistas liderados pelo professor Yuichi Negishi, do Departamento de Química Aplicada da Universidade de Ciência de Tóquio, acrescente a este conto em andamento explicando a dinâmica da liga de ouro-prata protegida por tiolato do cluster de metal em solução. Isso ajuda a compreender a estabilidade, geometria, e a sustentabilidade desses clusters para seus aplicativos. p Aglomerados de metal são formados quando átomos de metal se juntam para formar aglomerados, em algum lugar entre o tamanho de uma molécula e o de um sólido a granel. Recentemente, esses aglomerados têm recebido muita atenção devido às suas diversas capacidades químicas que dependem de seu tamanho e composição. Ao contrário do fechado, definir, e empacotamento estável observado em treliças de metal a granel, a geometria desses clusters, que muitas vezes governa sua reatividade química também, é baseado em arranjos atômicos especiais que minimizam a energia. Além disso, suas funcionalidades variam dependendo do número de átomos constituintes do cluster. Como esses fatores de nível micro governam a atividade de nível macro final dos clusters, compreender a dinâmica do cluster em escala atômica é essencial. A exploração recente no campo de tais aglomerados de metal permitiu a catalogação desses aglomerados como compostos de composições químicas definidas.

p Um desses aglomerados de metais interessantes com propriedades catalíticas e luminescência é o aglomerado de liga de ouro-prata protegido por tiolato. Esses aglomerados de metal são formados quando aglomerados individuais de ouro e prata protegidos com tiolato são mantidos juntos em uma solução. Os clusters puros individuais passam por troca de metal, como uma "troca" química:um átomo de ouro por um átomo de prata. Embora o método de reação complexa de cluster de metal (CMCR) seja amplamente utilizado, a sua dinâmica real e o incentivo energético que conduz tais processos não são compreendidos. Isso se tornou a semente da curiosidade para a equipe do Prof. Negishi, como eles afirmam, "o comportamento dinâmico desses aglomerados em solução deve ser levado em consideração para entender as origens da atividade catalítica e propriedades de luminescência dos aglomerados de liga de ouro-prata, além da estrutura geométrica."

p Para iluminar o comportamento de troca de metal entre os aglomerados puros após a síntese, a equipe desenvolveu um experimento baseado em cromatografia de fase reversa. Eles se concentraram nesta configuração porque diferencia as moléculas com base em recursos eletrônicos, ou seja, se a molécula é polar (com um centro positivo e negativo simultâneo) ou apolar (sem separação de carga).

p Usar esta configuração provou valer a pena, pois a equipe relatou que, na verdade, os isômeros estruturais individuais (distribuição espacial e geométrica diferente para um determinado cluster) mudam em solução, embora a massa do cluster permaneça inalterada. Isso indicou que houve troca intra-cluster de átomos de metal, que mudou o estado eletrônico do cluster, embora a massa permanecesse a mesma. Eles também relataram que após a síntese, com o passar do tempo, a concentração de diferentes tipos estruturais de ligas de ouro e prata na solução mudou. Isso indicou que também havia uma troca de metal entre os clusters em jogo. Por último, os pesquisadores também observaram que a troca de metal entre os clusters ocorre com muito mais frequência após a síntese e, eventualmente, diminui após segurar por um longo tempo. Eles atribuíram isso à diferença de estabilidade e energia entre as diferentes estruturas. "As geometrias metaestáveis ​​formadas inicialmente provavelmente se convertem em geometrias termodinamicamente estáveis ​​por meio de troca de metal entre grupos (e dentro de grupos) em solução, "explica o Prof. Negishi.

p Os cientistas verificaram suas afirmações sobre a dinâmica observada da reação do complexo aglomerado de metais (CMCR), realizando um estudo comparativo com o procedimento de síntese alternativo. Desde a, procedimentos tradicionais (co-redução de íons metálicos) produzem ligas sob condições severas, apenas as estruturas termodinamicamente e energeticamente favoráveis ​​vêem a luz do dia. Assim, estruturas predominantemente estáveis ​​são formadas, indicando que a troca de metal é relativamente suprimida. Isso se opôs aos agrupamentos formados pelo CMCR, onde assinaturas de várias espécies são inicialmente observadas. Conforme o tempo passa, como todas as coisas da natureza, as espécies instáveis ​​tentam se reorganizar em espécies estáveis. Como? Por meio de troca de metal, claro!

p Para resumir, Prof Negishi afirma, "Esses resultados demonstram que os aglomerados de liga de ouro-prata têm diferentes estruturas geométricas (e distribuições) imediatamente após a síntese, dependendo do método de síntese. Deste modo, seu comportamento dinâmico em solução também depende do método de síntese. "

p O estudo de aglomerados com diferentes tamanhos e composições de núcleo é empolgante, pois oferece oportunidades empolgantes para aproveitar novas propriedades físicas e químicas. Mas isso não é tudo:ele também fornece uma visão sobre suas relações estrutura-propriedade, quase como espiar a "vida social" dos átomos.