Os nanomateriais de cobre com uma forma cúbica tão perfeita que formam pilhas perfeitamente alinhadas quando reunidos foram criados por pesquisadores da KAUST. Os nanoclusters de cobre cubóide, desenvolvido por design racional, são um novo membro de uma família de nanomateriais exóticos que mostrou muitas propriedades promissoras, mas continua sendo muito difícil de fazer.

"Os nanomateriais de cobre são uma classe de materiais que apresentam propriedades úteis para os campos de fotoluminescência e catálise, "diz Ren-Wu Huang, um pós-doutorado no laboratório de Osman Bakr, quem liderou a pesquisa. Há um grande interesse em sintetizar novos nanomateriais de cobre para entender como sua estrutura influencia sua função.

Nanoclusters de cobre, que são de uma estrutura atomicamente precisa, estão entre os poucos nanomateriais de cobre que podem fornecer esses insights em nível atômico porque sua estrutura total pode ser determinada por difração de raios-X de cristal único. "Contudo, a síntese de nanoclusters de cobre ainda é um grande desafio e seu ritmo de desenvolvimento é lento em comparação com os nanoclusters feitos de seus metais irmãos, prata e ouro, "Huang acrescenta.

Em seu último trabalho, a equipe teve como objetivo fazer um nanocluster de cobre polihidrido rico em hidrogênio (PCN). "Para criar os nanoclusters em forma de cubo, adicionamos trifenilfosfina (Ph3P) ao nosso sistema de reação de síntese, "diz Bakr. Com base em estruturas PCN previamente sintetizadas, a equipe previu que trifenilfosfina, com sua estrutura cônica rígida, ajudaria a criar um novo nanocluster com uma forma cubóide.

Os cristais em forma de bloco laranja escuro que a equipe isolou da mistura de reação provaram ser uma nova estrutura PCN com a forma cubóide prevista. A difração de raios-X de cristal único mostrou que o coração de cada nanoaglomerado continha 23 átomos de cobre. Ao redor deste núcleo estavam oito grupos trifenilfosfina, formando os oito cantos do cubo.

Surpreendentemente, cada cristal laranja-escuro consistia em vários nanoaglomerados cubóides, empilhados ordenadamente juntos em linhas e colunas perfeitamente alinhadas. "Descobrimos que a sinergia sutil entre a forma cubóide e as interações de ligação não covalente do intercluster, como ligações de hidrogênio e interações de van der Waals, é a principal força motriz para a auto-montagem cúbica simples e única de nanoclusters, "Huang diz.

Apesar das últimas descobertas da equipe, a pesquisa de nanocluster de cobre ainda está em sua infância. "Questões cruciais sobre o mecanismo de crescimento, a evolução da estrutura e as relações estrutura-propriedade dos clusters ainda precisam ser abordadas, "Bakr diz." Nosso objetivo é lançar luz sobre essas questões e avançar com a exploração do potencial dos clusters para importantes reações catalíticas. "