Złoty klaster
Klastry złota w chemii klastrów to materiały pochodzące ze złota, które mogą być albo oddzielnymi cząsteczkami, albo większymi cząstkami koloidalnymi . Oba typy są opisane jako nanocząstki o średnicy mniejszej niż jeden mikrometr. Nanoklaster to zbiorowa grupa złożona z określonej liczby atomów lub cząsteczek utrzymywanych razem przez pewien mechanizm interakcji. Nanoklastry złota mają potencjalne zastosowania w optoelektronice i katalizie.
Struktura
Masowe złoto wykazuje strukturę sześcienną skoncentrowaną na twarzy (fcc). W miarę zmniejszania się wielkości cząstek złota struktura fcc złota przekształca się w wyśrodkowaną dwudziestościenną strukturę zilustrowaną przez Au13 . Można wykazać, że strukturę fcc można rozszerzyć o pół komórki elementarnej, aby wyglądała jak struktura sześcienno-oktaedryczna. Struktura sześcienno-oktaedryczna utrzymuje sześcienną zamkniętą paczkę i symetrię fcc. Można to traktować jako przedefiniowanie komórki elementarnej w bardziej skomplikowaną komórkę. Każda krawędź ośmiościanu sześciennego reprezentuje peryferyjne wiązanie Au – Au. Sześcienny ośmiościan ma 24 krawędzie, podczas gdy dwudziestościan ma 30 krawędzi; przejście od sześciennego do dwudziestościanu jest preferowane, ponieważ wzrost wiązań przyczynia się do ogólnej stabilności struktury dwudziestościanu.
Wyśrodkowana dwudziestościenna gromada Au 13 jest podstawą konstruowania dużych złotych nanoklastrów. Au 13 jest punktem końcowym wzrostu atom po atomie. Innymi słowy, zaczynając od jednego atomu złota do Au 12 , każdy udany klaster jest tworzony poprzez dodanie jednego dodatkowego atomu. Motyw dwudziestościanu występuje w wielu skupiskach złota poprzez współdzielenie wierzchołków ( Au 25 i Au 36 ), fuzję twarzy ( Au 23 i Au 29 ) i przenikające się biikosaedry ( Au 19 , Au 23 , Au 26 i Au 29 ). Duże złote nanoklastry można zasadniczo zredukować do szeregu dwudziestościanów łączących się, zachodzących na siebie i/lub otaczających. Proces krystalizacji nanoklastrów złota obejmuje tworzenie segmentów powierzchni, które rosną w kierunku środka klastra. Klaster przyjmuje strukturę dwudziestościenną ze względu na związaną z tym redukcję energii powierzchniowej.
Dyskretne klastry złota
Znane są dobrze zdefiniowane klastry molekularne, które niezmiennie zawierają ligandy organiczne na swojej powierzchni zewnętrznej. Dwa przykłady to Au9 ( [ ( C6H5 ) P C6H5 ) 8 ] 3+ Au6C ( ( ) 3 ) 6 ] 2+ i 3 P [ . Aby wygenerować nagie klastry złota do zastosowań katalitycznych, należy usunąć ligandy, co zwykle odbywa się w wysokiej temperaturze (200°C/392°F lub wyższej) kalcynacji , ale można go również osiągnąć chemicznie w niskich temperaturach (poniżej 100 °C/212 °F), np. stosując drogę wspomaganą nadtlenkiem .
Klastry koloidalne
Klastry złota można otrzymać w postaci koloidalnej . Takie koloidy często występują z powłoką powierzchniową z alkanotioli lub białek . Takie klastry można stosować w barwieniu immunohistochemicznym . Nanocząsteczki metalu złota (NP) charakteryzują się intensywną absorpcją w zakresie widzialnym , co zwiększa przydatność tych gatunków do opracowywania całkowicie optycznych urządzeń. Długość fali tego powierzchniowego rezonansu plazmonowego (SPR) zależy od wielkości i kształtu nanocząstek oraz ich interakcji z otaczającym ośrodkiem. Obecność tego pasma zwiększa użyteczność nanocząstek złota jako elementów budulcowych urządzeń do przechowywania danych, ultraszybkiego przełączania i czujników gazu. Podczas gdy plazmoniczne nanocząstki złota wykazują tylko momenty elektryczne, klastry takich cząstek mogą wykazywać momenty magnetyczne, co czyni je bardzo interesującymi do zastosowania w metamateriałach optycznych
Klastry w fazie gazowej
Przedstawiono dowody na istnienie wydrążonych złotych klatek o wzorze częściowym Au n − dla n = 16 do 18. Gromady te, o średnicy 550 pikometrów , są generowane przez odparowanie laserowe i charakteryzowane za pomocą spektroskopii fotoelektronów . Za pomocą spektrometrii mas potwierdzono unikalną czworościenną strukturę Au 20 .
Kataliza
Po wszczepieniu na powierzchnię FeOOH klastry złota katalizują utlenianie CO w temperaturze otoczenia. Podobnie klastry złota wszczepione w TiO 2 mogą utleniać CO w temperaturach tak niskich jak 40K. Aktywność katalityczna skorelowana ze strukturą nanoklastrów złota. Silny związek między właściwościami energetycznymi i elektronicznymi a rozmiarem i strukturą nanoklastrów złota.
Zobacz też
Dalsza lektura
- „Buckyballs robią miejsce dla pozłacanych klatek” . Narodowe Laboratorium Północno-Zachodniego Pacyfiku . maj 2006.
Linki zewnętrzne
-
Media związane z klastrami złota w Wikimedia Commons
