Crédito:Wiley
Os pesquisadores sintetizaram uma estrutura minúscula de 32 átomos de ouro. Este nanocluster tem um núcleo de 12 átomos de ouro cercado por uma camada de 20 átomos de ouro adicionais. Como os cientistas relatam no jornal Angewandte Chemie , a estabilidade incomum desse cluster resulta de interações eletrônicas com ligantes amido e fosfina ligados à sua superfície.
Agregados de alguns átomos de metal, conhecidos como clusters, são cada vez mais usados em catálise, biociência, e nanotecnologia. Desde a descoberta de uma estrutura piramidal de 20 átomos de ouro, as "gaiolas douradas" tornaram-se uma nova classe de aglomerados com propriedades estruturais incomuns. Foi previsto que um aglomerado de 32 átomos de ouro seria muito estável e se assemelharia estruturalmente ao fulereno C60. C60 é uma esfera oca feita de 60 átomos de carbono dispostos em uma estrutura de anéis de 5 e 6 membros, assim como as facetas de uma bola de futebol tradicional. Prevê-se que os "fulerenos dourados" tenham um amplo espectro de usos potenciais, incluindo como transportadores, rótulos moleculares, e catalisadores.
Uma equipe liderada por Jun Li e Quan-Ming Wang (Universidade de Tsinghua, Pequim, China) conseguiu agora a síntese de um nanocluster feito de 32 átomos de ouro em solução. A síntese envolveu a redução direta de precursores contendo ouro. A fórmula do composto é [Au 32 (Ph 3 P) 8 (dpa) 6 ] + [SbF 6 - ] 2 (onde dpa =2, Ligante 2'-bipiridilamido e Ph 3 P =ligante trifenilfosfina). A estrutura consiste em um arranjo de 12 átomos de ouro em uma gaiola de 20 átomos de ouro - descrita como Au12 @ Au20 - que é protegida por oito Ph 3 P e seis ligantes dpa ligados à superfície. Com uma combinação de métodos analíticos e cálculos de computador, os cientistas foram capazes de determinar completamente a estrutura:sua geometria, suas relações de ligação química, e sua estrutura eletrônica.
O "núcleo dourado" do novo composto do cluster é um icosaedro oco (uma forma com 20 faces triangulares) feito de 12 átomos de ouro cercado por uma "concha" de 20 átomos de ouro na forma de um dodecaedro (uma forma com 12 faces pentagonais ) As ligações entre a casca e o núcleo são muito fortes. O oito Ph 3 Ligantes P estão ligados a oito átomos de ouro da casca, formando os cantos de um cubo. Os ligantes dpa são organizados de forma que seus pontos médios formem os cantos de um octaedro. Eles não estão vinculados a seus grupos de amido, mas em vez disso, através dos dois átomos de nitrogênio em seus dois anéis aromáticos, cada uma forma uma ponte sobre dois átomos de ouro.
"As estruturas geométricas e eletrônicas do cluster de ouro dependem fortemente das interações com os ligantes, conforme confirmado por nossos estudos de química quântica, "afirmam os pesquisadores." Os ligantes dpa em particular garantem a estabilização eficaz do nanocluster de ouro. Antecipamos que uma rica variedade de nanoclusters de metal de cunhagem pode ser gerada com a proteção de ligantes de amido. "
Andreas Schnepf e colegas de trabalho da Universidade de Tübingen (Alemanha), Howard University (Washington, D.C., EUA), e a Universidade de Missouri, Kansas City (EUA) relatou independentemente a síntese de um aglomerado consistindo de 32 átomos de ouro. Este estudo foi submetido à revista Angewandte Chemie pouco antes de o trabalho da equipe chinesa ser recebido. Sua rota sintética simples rendeu um composto da fórmula Au 32 (R 3 P) 12 Cl 8 (onde R =etil, n-propil, ou grupo n-butil), também com um kernel de cluster Au32. Nesse caso, oito íons cloreto e doze ligantes fosfina, cada um equipado com três cadeias alquil curtas (R3P), estão ligados à superfície. Os pesquisadores observaram que o icosaedro de ouro, bem como o dodecaedro de ouro, estão ligeiramente distorcidos. The distortion results from the electronic structure and the electrical field within the cluster core (Jahn-Teller effect) as quantum-chemical calculations showed. The length of the alkyl chains did not influence the structure of the cluster.
