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研究人员合成了由32个金原子组成的纳米团簇

研究人员从32个金原子合成了一个微小的结构。该纳米团簇具有12个金原子的核心,被20个额外的金原子的壳包围。正如科学家在Angewandte Chemie杂志上报道的那样,这一簇的不寻常的稳定性是由与其表面结合的酰胺和膦配体的电子相互作用产生的。

研究人员合成了由32个金原子组成的纳米团簇

一些称为簇的金属原子的聚集体越来越多地用于催化,生物科学和纳米技术。自从发现了20个金原子的金字塔结构以来,“金笼”已经成为具有不寻常结构特性的新一类簇。据预测,一组32个金原子应该非常稳定,并且在结构上类似于C60富勒烯。C60是由60个碳原子制成的空心球,排列成5-和6​​-元环的结构,就像传统足球的小平面一样。预计“金富勒烯”具有广泛的潜在用途,包括转运蛋白,分子标记和催化剂。

由李俊和王全明(清华大学,中国北京)领导的团队现在已经完成了由32个金原子溶液制成的纳米团簇的合成。该合成涉及直接还原含金前体。该化合物的化学式为[Au32(Ph3P)8(dpa)6]+[SbF6-]2(其中dpa = 2,2'-联吡啶酰氨基配体和Ph3P =三苯基膦配体)。该结构由在20个金原子的笼子中排列的12个金原子组成 - 描述为Au12@Au20-受到8 Ph3的保护P和六个dpa配体结合到表面。通过分析方法和计算机计算的结合,科学家们能够完全确定结构:几何结构,化学键合关系和电子结构。

新簇状化合物的“金色核心”是由12个金原子组成的空心二十面体(具有20个三角形面的形状),由十二面体形状的20个金原子的“壳”包围(具有12个五边形面的形状) )。壳和核之间的结合非常强。八个Ph3P配体与壳的八个金原子结合,形成立方体的角。dpa配体的排列使得它们的中点形成八面体的角。它们不是通过它们的酰胺基团结合,而是通过它们的两个芳环中的两个氮原子结合,每个芳环连接两个金原子。

研究人员表示:

正如我们的量子化学研究所证实的,金簇的几何和电子结构非常强烈地依赖于与配体的相互作用。dpa配体特别确保金纳米团簇的有效稳定化。我们预计可以通过保护酰胺配体生成各种各样的造币金属纳米团簇。“

来自德国蒂宾根大学,霍华德大学(美国华盛顿特区)和密苏里大学堪萨斯城(美国)的Andreas Schnepf及其同事独立报告了由32个金原子组成的星团的合成。这项研究在收到中国团队工作前不久提交给Angewandte Chemie期刊。它们的简单合成路线产生式Au32(R3P)12C18(其中R =乙基,正丙基或正丁基)的化合物,也具有Au32簇核。在这种情况下,八个氯离子和十二个膦配体各自配有三个短烷基链(R3P)与表面结合。研究人员观察到,金二十面体和金十二面体略有扭曲。正如量子化学计算所示,失真是由电子结构和簇核内的电场(Jahn-Teller效应)产生的。烷基链的长度不影响簇的结构

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