日本成功开发出三维夹住13个金属原子的有机金属纳米簇

新技术 2018年10月08日
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东京工业大学、京都大学与日本自然科学研究机构分子科学研究所组成的联合研发小组,成功合成了用环状不饱和烃以三维形式夹住13个钯原子的有机金属纳米簇。三明治结构络合物是获得过1973年诺贝尔奖的化合物,由两个环状不饱和烃从两个方向夹住一个或多个金属原子构成。

联合研发小组着眼于七角形环状不饱和烃易于与多个金属原子结合的性质,发现利用环状不饱和烃从6个方向夹住由10个以上金属原子集结成块状形成的金属纳米簇,能生成稳定的有机金属簇分子(图1)。

此次合成的三维形状三明治结构金属纳米簇拥有碳平面以立方体状排列的结构,有望作为新的纳米级分子,应用于催化剂和功能性材料。

相关研究成果9月17日发布在美国化学学会的杂志《美国化学会志》的电子版上。

日本成功开发出三维夹住13个金属原子的有机金属纳米簇

图1:以往的三明治结构金属络合物(左)和本次研究新开发的三维形状三明治结构金属纳米簇(右)的模式图

以前,研究人员通过使拥有七角形结构的环状不饱和烃环庚三烯(䓬)配体与集结成薄膜状的金属原子结合,成功合成了两个方向的三明治簇。此次,用6枚环庚三烯配体从6个方向三维夹住13个钯原子集结成块状形成的纳米簇,成功合成了钯纳米簇(图2)。

日本成功开发出三维夹住13个金属原子的有机金属纳米簇

图2:三维形状的三明治结构钯纳米簇的分子结构

联合研发小组利用单晶X射线结构分析法对该化合物的分子结构进行分析发现,各环庚三烯配体与最密堆积型钯簇的四角形面结合,形成了简单且对称的6配位结构。分子的表面形状为立方体状,与代表性的球状碳纳米分子C60富勒烯相比,尺寸基本相同(图3)。另外还发现,新合成的三维形状三明治结构钯纳米簇具有多级氧化还原能力,还能合成拥有相同结构的顺磁体。

日本成功开发出三维夹住13个金属原子的有机金属纳米簇

图3:三维形状三明治结构纳米簇的立方体状分子表面形状(左)和代表性的碳纳米分子C60富勒烯的球状分子表面形状(右)

文 客观日本编辑部

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