Les nanoclusters (NC) sont des matériaux cristallins qui existent généralement à l#39échelle nanométrique (10-9 m). Ils sont composés d’atomes ou de molécules en combinaison avec des métaux comme le cobalt, le nickel, le fer et le platine, et ont trouvé plusieurs purposes intéressantes dans divers domaines, notamment l’administration de médicaments, la catalyse et la purification de l’eau. Une réduction de la taille des NC peut libérer un potentiel supplémentaire, permettant des processus tels que la catalyse à atome unique. Dans ce contexte, la coordination de molécules organiques avec des atomes individuels de métaux de transition semble prometteuse pour de nouveaux progrès dans ce domaine.
Une approche innovante pour réduire davantage la taille des NC consiste à introduire des atomes métalliques dans des movies monocouches car-assemblés sur des surfaces planes. Cependant, il est very important de faire preuve de prudence et de s’assurer que la disposition des atomes métalliques sur ces surfaces ne perturbe pas la character ordonnée de ces films monocouches. Maintenant, dans une étude récente publiée dans le Journal of Resources Chemistry C, le Dr Toyo Kazu Yamada de la Graduate School of Engineering de l#39Université de Chiba, avec Masaki Horie du Département de génie chimique de l#39Université nationale Tsing Hua, Satoshi Kera du L#39Institut des sciences moléculaires et Peter Krüger, également de la Graduate College of Engineering de l#39Université de Chiba, ont présenté la croissance superficielle des atomes de cobalt sur des réseaux d#39anneaux moléculaires à température ambiante.
Parlons-nous de cette avancée. Le Dr Yamada déclare : « Cette méthode avancée de formation de nanoclusters fonctionnels avec une précision à l#39échelle atomique peut être utilisée dans le développement de catalyseurs hautement efficaces ou dans l#39informatique quantique. »
Dans l’étude, l’équipe a utilisé des constructions moléculaires en forme d’anneaux appelées « éthers couronnes », qui contiennent des anneaux de benzène et de brome. Ces buildings ont été utilisées pour piéger et faire croître des NC de cobalt sur des surfaces planes en cuivre. Les NC de cobalt résultants étaient de deux tailles, 1,5 nm et 3,6 nm. Pour mieux comprendre leurs propriétés et leur framework, diverses procedures ont été utilisées, notamment la microscopie et la spectroscopie à effet tunnel à basse température (STM et STS), la spectroscopie photoélectronique à résolution angulaire (ARPES) avec diffraction électronique à basse énergie (LEED) et la théorie fonctionnelle de la densité ( DFT).
L’analyse a révélé la formation de web pages de surface area stables auxquels les atomes de cobalt pourraient s’attacher. De in addition, la development de ces sites de surface area stables s’est avérée influencée par l’hybridation électronique (mélange) entre les éthers-couronnes et le cobalt. Une fois piégé, l’atome de cobalt a agi comme un centre de nucléation, attirant d’autres atomes de cobalt pour previous un NC. De furthermore, contrairement au comportement habituel des molécules d’éther couronne en resolution, ces molécules n’ont pas piégé l’atome métallique au centre de l’anneau couronne. Au lieu de cela, l’atome de métal se trouvait au bord, en raison de la présence d’atomes de brome à cet endroit. Discutant du potentiel à extended terme de ces découvertes, le Dr Yamada déclare : « L#39utilisation de cette approche dans des purposes telles que la catalyse à atome one of a kind, la miniaturisation des supports spintroniques et l#39informatique quantique contribuera au développement d#39une société basée sur l#39details dans une manière qui réduit la production de dioxyde de carbone (CO2).
En résumé, l’équipe a démontré avec succès la croissance des NC du cobalt en exploitant le potentiel de piégeage des molécules d’éther couronne bidimensionnelles sur une area de cuivre. Le comportement chimique des molécules d’éther couronne s’écartait des interactions typiques observées en solution, en piégeant les atomes de cobalt au bord et non au centre. Il est important de noter que la méthode a démontré une creation efficace et à grande échelle de NC de taille et de morphologie bien définies à température ambiante.
