Bola de oro en jaula de oro

"Fullereno dorado: nanocluster de 32 átomos de oro protegido por ligandos

25.03.2019

© Wiley-VCH

Los investigadores han logrado sintetizar una pequeña estructura a partir de 32 átomos de oro. Este nanocluster tiene un núcleo de 12 átomos de oro, que está rodeado por una concha de 20 átomos de oro. Como informan los científicos en la revista Angewandte Chemie, la estabilidad particular de este grupo se basa en interacciones electrónicas con ligandos de amida y fosfina unidos a su superficie.

Los agregados de unos pocos átomos metálicos, los llamados clusters, encuentran cada vez más aplicaciones en la catálisis, las biociencias y la nanotecnología. Desde el descubrimiento de una estructura piramidal de 20 átomos de oro, las "jaulas de oro" se han convertido en una nueva clase de racimos debido a sus inusuales propiedades estructurales. Por lo tanto, se predijo un grupo muy estable de 32 átomos de oro, que era estructuralmente similar al fullereno C60. C60 es una bola hueca de 60 átomos de carbono que forman un conjunto de pentágonos y hexágonos, como las manchas de cuero de un balón de fútbol clásico. Se predice que los"Golden Fullerenes" tienen una amplia gama de aplicaciones posibles, por ejemplo, como transportadores, marcadores moleculares y catalizadores.

El equipo de Jun Li y Quan-Ming Wang (Universidad de Tsinghua, Beijing) ha logrado por primera vez la síntesis química húmeda de un nanocluster a partir de 32 átomos de oro. La síntesis se llevó a cabo mediante una reducción directa de los precursores que contienen oro. El producto es un compuesto con la fórmula[Au32(Ph3P)8(dpa)6]+(SbF6-)2 (dpa: 2,2′-bipyridylamide ligand; Ph3P: triphenylphosphine ligand). El elemento estructural es un arreglo de 12 átomos de oro en una jaula de 20 átomos de oro, llamada Au12@Au20, y está protegido por ocho ligandos Ph3P y seis dpa unidos a su superficie. A través de una combinación de métodos analíticos y cálculos por ordenador, los científicos lograron dilucidar completamente la estructura, sus relaciones de unión química y la estructura electrónica.

El "núcleo de oro" de la nueva conexión del cúmulo puede describirse como un icosaedro hueco (cuerpo con 20 superficies triangulares) de 12 átomos de oro, que está envuelto por una "cáscara" de 20 átomos de oro en forma de dodecaedro (cuerpo con 12 superficies pentagonales). Los lazos entre la cáscara y el núcleo son muy fuertes. Los ocho ligandos Ph3P están unidos a ocho átomos de oro de la cáscara, que forman la forma de un cubo. Los ligandos dpa se encuentran de tal manera que sus centros forman las esquinas de un octaedro. No están unidos por sus grupos de amidas, sino por los dos átomos de nitrógeno de sus dos anillos aromáticos, cada uno de los cuales une dos átomos de oro.

"Las estructuras geométricas y electrónicas del cúmulo de oro dependen en gran medida de las interacciones con los ligandos, como demuestran nuestros estudios químicos cuánticos", dicen los investigadores. "En particular, los ligandos dpa aseguran la estabilización efectiva de los nanoclusters de oro. Asumimos que una rica variedad de otros nanoclusters de metales preciosos pueden ser producidos bajo la protección de ligandos de amida."

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