Uma equipe de pesquisadores revisou um método único para reformar as estruturas de nanomateriais ultrapequenos. Esses nanomateriais, chamados nanoaglomerados metálicos, preenchem a lacuna entre o átomo metálico e o metal a granel, tornando-os altamente úteis tanto na pesquisa básica quanto na aplicada. Nanoclusters metálicos têm potencial para aplicações abrangentes nas áreas biomédicas.



O artigo de revisão da equipe foi publicado na revista Polyoxometalates .

A equipe investigou a reação fosfina-LEIST. Este método mostra vantagens na modificação estrutural e modulação de propriedades de nanopartículas metálicas. "O método que analisamos é capaz de modular a estrutura atomicamente precisa de nanoaglomerados metálicos e regular seu desempenho correspondente", disse Man-Bo Li, professor da Universidade de Anhui, na China.

Devido às suas notáveis ​​características de tamanho e estruturas precisas, os nanoaglomerados metálicos servem como pontes entre nanopartículas e moléculas. Eles fornecem aos cientistas uma excelente plataforma para estudar a estrutura e a modulação de propriedades dos nanomateriais em nível atômico.

Nos últimos anos, os cientistas que trabalham no campo da química dos nanoclusters metálicos têm gradualmente se concentrado mais no efeito dos ligantes periféricos nos nanoclusters metálicos. Ligantes são átomos ou moléculas que se ligam diretamente ao íon metálico.

Os cientistas perceberam progressivamente que a estrutura espacial e o modo de ligação dos ligantes orgânicos podem impactar significativamente as propriedades dos nanoaglomerados metálicos em termos de topologia e estrutura eletrônica, solubilidade, estabilidade e aplicações relacionadas. Portanto, a engenharia de ligantes está se tornando um ramo essencial da química de nanoclusters metálicos.

Anteriormente, a síntese de nanoclusters era alcançada por dopagem metálica e métodos de síntese direta. Fora do método de síntese direta, os cientistas derivaram a transformação de tamanho/estrutura induzida por troca de ligante (LEIST). Muitos nanoclusters foram sintetizados usando o método LEIST. Com o LEIST, os cientistas obtiveram uma compreensão mais profunda do fenômeno de transformação em nanoaglomerados metálicos e perspectivas de aplicação mais amplas.

A equipe examinou as transformações estruturais induzidas pelo ligante de fosfina e a correspondente regulação do desempenho catalítico e óptico de nanoaglomerados metálicos. Eles queriam resolver a contradição entre a estabilidade e a atividade dos nanoaglomerados metálicos.

"O objetivo final é preparar nanoaglomerados metálicos ultraestáveis ​​e altamente ativos para aplicações práticas. A aplicação mais interessante seria a catálise porque os nanoaglomerados metálicos possuem estruturas precisas, locais de ativação de superfície abundantes e capacidade de reciclagem. Eles são catalisadores industriais ideais, combinando as vantagens de catalisadores homogêneos e heterogêneos", disse Li.

Nos últimos anos, os cientistas propuseram novos usos potenciais para nanoaglomerados metálicos protegidos por fosfina, usando o método LEIST para ligantes de fosfina. Os ligantes de fosfina podem transformar a estrutura dos nanoaglomerados metálicos em um processo evolutivo de cima para baixo que "descasca" e "grava" diferentes modelos de nanoaglomerados.

Os ligantes de fosfina também podem ser usados ​​com outros métodos de síntese. Com o tempo, os pesquisadores descobriram cada vez mais ligantes de fosfina com diferentes propriedades funcionais. Os pesquisadores estão usando isso para modificar as estruturas de nanoclusters metálicos existentes. Ligantes de fosfina oferecem potencial promissor para a modificação estrutural de nanoaglomerados metálicos.

O trabalho da equipe destaca a importância crítica do desenvolvimento de uma variedade mais ampla de ligantes de fosfina funcionalizados. "À medida que mais e mais ligantes de fosfina são projetados e sintetizados, as aplicações de nanoaglomerados metálicos em vários campos serão significativamente expandidas", disse Li.

Em sua revisão, a equipe se concentrou nas transformações estruturais de nanoaglomerados metálicos induzidas pela fosfina e na regulação de desempenho resultante. Eles destacaram as transformações de nanoclusters induzidas pelo ligante de fosfina. Eles resumiram as muitas conquistas da modificação estrutural pelo método fosfina-LEIST usando fosfinas.

Eles também discutiram a metodologia sinérgica de modificação estrutural induzida pela fosfina combinada com outros métodos sintéticos. Finalmente, eles resumiram o papel potencial da engenharia de ligantes de fosfina na modulação das propriedades dos nanoaglomerados metálicos, como atividades ópticas e catalíticas.

Através de sua revisão, a equipe determinou que as transformações induzidas pela fosfina de nanoaglomerados metálicos atomicamente precisos são muito promissores como tópicos de pesquisa e merecem maior exploração no desenvolvimento e aplicação desses nanoaglomerados metálicos.

Mais informações: Wenwen Fei et al, Modificação estrutural e regulação de desempenho de nanoaglomerados de metal atomicamente precisos por fosfina, Polioxometalatos (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140043
Fornecido pela Imprensa da Universidade de Tsinghua