Evolución átomo por átomo de las mismas series de nanocúmulos protegidos por ligandos Au₂₁, Au₂₂, Au₂₂Cd₁ y Au₂₄

Área de la Ciencia:

• * Nanoquímica y Ciencias de los Materiales: Se centra en la síntesis atómica precisa y la caracterización de los nanocúmulos metálicos (NC).
• * Ciencia de la superficie y catálisis: Investigación del papel de los motivos de superficie y el dopaje de un solo átomo en las propiedades NC.

Sus antecedentes:

• * La manipulación átomo por átomo de los nanocúmulos metálicos (NC) es crucial para comprender las relaciones estructura-propiedad y la evolución del tamaño.
• * La investigación existente carece de una serie sistemática de NC con números atómicos de metal continuos, lo que dificulta el análisis detallado.

Objetivo del estudio:

• * Para sintetizar y caracterizar una serie de nanocúmulos de oro que evolucionan átomo por átomo (NC) con diferentes conteos de átomos de metal.
• * Investigar el impacto de la sustitución de un solo átomo (por ejemplo, cadmio) en las propiedades estructurales, ópticas y electrónicas de los NC de oro.
• * Establecer un paradigma para el diseño y la cristalización de NC con números atómicos de metales continuos.

Principales métodos:

• *Cristalización de composiciones específicas de nanoagrupaciones de oro (NC): Au22 (SAdm) 16, Au22Cd1 (SAdm) 16, Au21 (SAdm) 15 y Au24 (SAdm) 16.
• * Análisis estructural mediante cristalografía de rayos X para determinar la evolución del núcleo y la superficie.
• * Caracterización de las propiedades ópticas mediante mediciones de la vida útil del portador fotoexcitado.
• * Cálculos teóricos para determinar el potencial de ionización y la afinidad del electrón.

Principales resultados:

• * Síntesis exitosa de una serie de nanocúmulos de oro que evolucionan átomo por átomo (NC) protegidos por ligandos de adamantaniolato (SAdm).
• * La incorporación de un solo átomo de cadmio (Cd) indujo una transición estructural significativa en el núcleo NC y reconstruyó el motivo de la superficie.
• * Las propiedades ópticas, incluida la relajación del estado excitado, fueron muy sensibles a los cambios a nivel de un solo átomo, mientras que las propiedades electrónicas (potencial de ionización, afinidad de electrones) se mantuvieron en gran medida inalteradas.

Conclusiones:

• * Las NC diseñadas meticulosamente con números atómicos de metal continuos son accesibles y cristalizables.
• * La manipulación a nivel de un solo átomo tiene un profundo impacto en las propiedades ópticas de las NC.
• * Las propiedades electrónicas de estos NC son menos sensibles a las variaciones de un solo átomo en comparación con las propiedades ópticas.