Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Кластеры золота в кластерной химии - это материалы, полученные из золота, которые могут представлять собой дискретные молекулы или более крупные коллоидные частицы. Оба типа описываются как наночастицы диаметром менее одного микрометра. Нанокластер - это коллективная группа, состоящая из определенного числа атомов или молекул, удерживаемых вместе некоторым механизмом взаимодействия. [1] Золотые нанокластеры имеют потенциальное применение в оптоэлектронике [2] и катализе. [3]

Структура [ править ]

Построение икосаэдра Au 13 .

Объемное золото имеет гранецентрированную кубическую (ГЦК) структуру. По мере уменьшения размера частиц золота ГЦК-структура золота трансформируется в центрированно-икосаэдрическую структуру, проиллюстрированную Au
13. [1] Можно показать, что ГЦК-структуру можно расширить на половину элементарной ячейки, чтобы она выглядела как кубооктаэдрическая структура. Кубооктаэдрическая структура сохраняет кубически замкнутую упаковку и симметрию ГЦК. Это можно рассматривать как переопределение элементарной ячейки в более сложную ячейку. Каждое ребро кубооктаэдра представляет собой периферийную связь Au – Au. Кубооктаэдр имеет 24 ребра, а икосаэдр - 30 ребер; переход от кубооктаэдра к икосаэдру благоприятен, поскольку увеличение связей способствует общей стабильности структуры икосаэдра. [1]

Центрированный икосаэдрический кластер Au
13является основой построения крупных нанокластеров золота. Au
13является конечной точкой роста атома за атомом. Другими словами, начиная с одного атома золота до Au
12, каждый успешный кластер создается добавлением одного дополнительного атома. Мотив икосаэдра встречается во многих кластерах золота благодаря общности вершин ( Au
25и Au
36), лицевой фьюжн ( Au
23и Au
29) и взаимопроникающие биикосаэдры ( Au
19, Au
23, Au
26 год, а Au
29). [1] Большие нанокластеры золота могут быть сведены к серии икосаэдров, соединяющихся, перекрывающихся и / или окружающих друг друга. Процесс кристаллизации нанокластеров золота включает образование участков поверхности, которые растут к центру кластера. Кластер принимает икосаэдрическую структуру из-за связанного с этим снижения поверхностной энергии. [4]

Дискретные кластеры золота [ править ]

Известны четко определенные молекулярные кластеры, неизменно содержащие органические лиганды на внешней стороне. Два примера: [Au
6C (P (C
6ЧАС
5)
3)
6] 2+ и [Au
9(ПК
6ЧАС
5)
3)
8] 3+ . [5] Чтобы создать кластеры голого золота для каталитических применений, необходимо удалить лиганды, что обычно выполняется с помощью процесса высокотемпературного (200 ° C / 392 ° F или выше) прокаливания [6], но также может достигается химическим путем при низких температурах (ниже 100 ° C / 212 ° F), например, с использованием перекиси водорода . [7]

Коллоидные кластеры [ править ]

Кластеры золота можно получить в коллоидной форме . Такие коллоиды часто имеют поверхностное покрытие из алкантиолов или белков . Такие кластеры можно использовать при иммуногистохимическом окрашивании . [8] Наночастицы металлического золота (НЧ) характеризуются интенсивным поглощением в видимой области, что увеличивает возможность использования этих частиц для разработки полностью оптических устройств. Длина волны этого поверхностного плазмонного резонансаПолоса (SPR) зависит от размера и формы наночастиц, а также от их взаимодействия с окружающей средой. Присутствие этой полосы увеличивает полезность золотых наночастиц в качестве строительных блоков для устройств хранения данных, сверхбыстрого переключения и газовых датчиков.

Газофазные кластеры [ править ]

Представлены доказательства существования полых золотых клеток с частной формулой Au
п- с n = от 16 до 18. [9] Эти кластеры диаметром 550 пикометров генерируются лазерным испарением и характеризуются фотоэлектронной спектроскопией . Используя масс-спектрометрию, уникальная тетраэдрическая структура Au
20было подтверждено. [10]

Катализ [ править ]

Основная статья: Гетерогенный золотой катализ

При имплантации на поверхность FeOOH кластеры золота катализируют окисление CO при температуре окружающей среды. [11] Аналогичным образом кластеры золота, имплантированные на TiO.
2может окислять CO при температуре до 40 К. [12] Каталитическая активность коррелирует со структурой нанокластеров золота. Сильная связь между энергетическими и электронными свойствами с размером и структурой нанокластеров золота. [13] [14]

См. Также [ править ]

  • Золотой кластер с тиолатной защитой
  • Кластер висмута

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Цзинь, Ронгчао; Чжу, Ян; Цянь, Хуэйфэн (июнь 2011 г.). «Квантовые нанокластеры золота: преодоление разрыва между металлоорганическими соединениями и нанокристаллами». Химия: Европейский журнал . 17 (24): 6584–6593. DOI : 10.1002 / chem.201002390 . PMID  21590819 .
  2. ^ Гош, Суджит Кумар; Пал, Тарасанкар (2007). «Эффект взаимодействия взаимодействия на поверхностном плазмонном резонансе наночастиц золота: от теории к приложениям». Химические обзоры . 107 (11): 4797–4862. DOI : 10.1021 / cr0680282 . PMID 17999554 . 
  3. Перейти ↑ Walker, AV (2005). «Структура и энергетика малых нанокластеров золота и их положительных ионов». Журнал химической физики . 122 (9). 094310. Bibcode : 2005JChPh.122i4310W . DOI : 10.1063 / 1.1857478 . PMID 15836131 . 
  4. ^ Nam, H.-S .; Hwang, Nong M .; Ю, Б.Д .; Юн, Дж .-К. (Декабрь 2002 г.). «Формирование икосаэдрической структуры при замораживании нанокластеров золота: поверхностно-индуцированный механизм». Письма с физическим обзором . 89 (27). 275502. arXiv : физика / 0205024 . Bibcode : 2002PhRvL..89A5502N . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.89.275502 . PMID 12513216 . 
  5. ^ Holleman, AF; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
  6. ^ Юань, Youzhu; Асакура, Киётака; и другие. (1998). «Катализ с использованием золота на подложке, происходящий из взаимодействия комплекса Au-фосфин с осажденным гидроксидом титана и оксидом титана». Катализ сегодня . 44 (1–4): 333–342. DOI : 10.1016 / S0920-5861 (98) 00207-7 .
  7. ^ Килмартин, Джон; Сарип, Рози; и другие. (2012). «После создания активных нанокатализаторов золота из молекулярных кластеров, стабилизированных фосфином». Катализ ACS . 2 (6): 957–963. DOI : 10.1021 / cs2006263 .
  8. ^ Hainfeld, JF; Пауэлл, Р. Д. (апрель 2000 г.). «Новые рубежи в маркировке золотом» . Журнал гистохимии и цитохимии . 48 (4): 471–480. DOI : 10.1177 / 002215540004800404 . PMID 10727288 . 
  9. ^ Булусу, Сатья; Ли, Си; Ван, Лай-Шэн; Цзэн, Сяо Чэн (май 2006 г.). «Свидетельства о полых золотых клетках» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (22): 8326–8330. Bibcode : 2006PNAS..103.8326B . DOI : 10.1073 / pnas.0600637103 . PMC 1482493 . PMID 16714382 .  
  10. ^ Грюн, Филипп; Райнер, Дэвид М .; Редлих, Бритта; ван дер Меер, Александр Ф.Г .; Лион, Джонатан Т .; Мейер, Жерар; Фелике, Андре (август 2008 г.). «Структуры нейтральных кластеров Au 7 , Au 19 и Au 20 в газовой фазе». Наука . 321 (5889): 674–676. Bibcode : 2008Sci ... 321..674G . DOI : 10.1126 / science.1161166 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-0010-FC2A-A . PMID 18669858 . 
  11. ^ Герцинг, Эндрю А .; Кили, Кристофер Дж .; Карли, Альберт Ф .; Лэндон, Филипп; Хатчингс, Грэм Дж. (Сентябрь 2008 г.). «Идентификация нанокластеров золота на носителях из оксида железа для окисления CO». Наука . 321 (5894): 1331–1335. Bibcode : 2008Sci ... 321.1331H . DOI : 10.1126 / science.1159639 . PMID 18772433 . 
  12. ^ Valden, M .; Lai, X .; Гудман, DW (сентябрь 1998 г.). «Начало каталитической активности кластеров золота на Титании с появлением неметаллических свойств». Наука . 281 (5383): 1647–1650. Bibcode : 1998Sci ... 281.1647V . DOI : 10.1126 / science.281.5383.1647 . PMID 9733505 . 
  13. ^ Хаккинен, Ханну; Ландман, Узи (июль 2000 г.). «Кластеры золота (Au N , 2 <~ N <~ 10) и их анионы». Physical Review B . 62 (4): R2287 – R2290. Bibcode : 2000PhRvB..62.2287H . DOI : 10.1103 / PhysRevB.62.R2287 .
  14. ^ Ли, Си-Бо; Ван, Хун-Янь; Ян, Сян-Донг; Чжу, Чжэн-Хэ; Тан, Юн-Цзянь (2007). «Размерная зависимость структур, энергетических и электронных свойств кластеров золота». Журнал химической физики . 126 (8). 084505. Bibcode : 2007JChPh.126h4505L . DOI : 10.1063 / 1.2434779 . PMID 17343456 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • "Buckyballs освобождают место для позолоченных клеток" . Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория . Май 2006 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с кластерами золота на Викискладе?