新研究揭示了银基超原子分子的设计线索

研究含有金和银等贵金属元素的超原子分子在合成超原子材料中的潜力。然而，对银基超原子分子的理解是有限的。为了解决这一差距，来自的研究人员研究了两种以银为主要成分的双金属超原子分子，以确定使它们形成的关键因素。他们的发现有望在未来推动新材料的开发。

在过去的几十年中，由金(Au)和银(Ag)等贵金属元素组成的金属纳米团簇作为超原子作为合成具有独特性质和潜在新应用材料的超原子而受到关注。这些超原子(也称为“人造原子”)通常由几个到几百个原子组成的簇组成，并且表现出与它们的体积常规对应物显着不同的性质。然而，就像真正的原子一样，这些超原子的稳定性是由闭壳电子结构的形成决定的。

与金基超原子相比，Ag基超原子以其优异的性质和功能而闻名，包括光致发光和选择性催化活性。然而，该领域的大多数研究主要集中在基于Au的超原子分子上。

为了克服这一研究空白，来自的研究人员研究了由Ag组成的超原子分子的形成，并评估了这种形成所涉及的因素。这项研究于28年2023月<>日发表在《通信化学》杂志上。

谈到研究基于Ag的超原子背后的动机，根岸教授说：“到目前为止，我们人类已经从地球上可用的元素中创造了各种有用的材料。然而，展望具有复杂能源和环境问题的未来，需要开发具有新特性和功能的材料。

为此，研究人员合成了两种以溴(Br)作为桥接配体的二超原子分子：([Ag]23铂2(PPh3)10溴7]0和 [银23钯2(PPh3)10溴7]0(PPh3= 三苯基膦)。前者由两个二十面体银组成12通过顶点与铂原子(Pt)共享连接的Pt超原子在每个超原子中占据中心位置。相比之下，另一个超原子分子由两个二十面体银组成12以钯(Pd)为中心原子的Pd结构。

然后分析了这两个纳米团簇的几何/电子结构和稳定性，并与[Ag]23铂2(PPh3)10氯7]0(1) 和 [银23钯2(PPh3)10氯7]0(2)—两个与合成的纳米团簇具有几何相似性的纳米团簇，由氯(Cl)作为桥接原子组成。

在检查四个纳米簇的几何结构时，研究人员观察到两个二十面体结构之间的扭曲，其中包含Br作为桥接配体。研究人员认为，这种扭曲通过缩短两个二十面体结构之间的距离来稳定纳米簇。

此外，发现较大的Br原子会在分子中引入空间位阻，导致PPh3分子要远离金属纳米簇的长轴定位，并且Ag-P键和Ag-Ag键的键长发生变化。这些发现表明，尽管桥接卤素的类型略微影响金属纳米团簇的几何结构，但它并不妨碍它们的形成。

“桥接卤素的类型似乎对超原子分子是否可以形成几乎没有影响，只要桥接卤素足够大以保持两个Ag之间的适度距离。12M结构，“根岸教授解释道。

然而，纳米团簇的稳定性在很大程度上取决于附着在其上的桥接卤素的数量。像原子一样，稳定的金属纳米团簇需要一个填充的价壳。在制备的纳米簇的情况下 - 总共有16个价电子 - 研究人员最多只能连接五个桥接卤素，以保持金属纳米簇处于稳定的中性或阳离子状态。

发现Pd和Pt中心原子的存在是由于金属纳米团簇的形成。替换银的中心原子13用Pt或Pd导致纳米团簇内平均结合能的增加，使其有利于超原子分子的形成。

总体而言，研究人员确定了形成和分离由两个Ag组成的超原子分子的三个关键要求。13−xMx通过顶点共享连接的结构。这些包括存在可以保持两种结构之间最佳距离的桥接卤素，产生16个价电子的杂原子和桥接卤素的组合，以及形成比Ag更强的二十面体核心13.

用根岸教授的话来说，“这些发现为创建具有各种特性和功能的分子装置提供了明确的设计指南，并可能有助于解决有关清洁能源和环境的紧迫问题。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！