Гетерометаллический суператом меди и алюминия представляет собой кластер типа Маккея [ необходимы пояснения ] с формулой [Cu 43 Al 12 ](Cp*) 12 . Это суператом с открытой оболочкой, состоящий из 67 электронов . [1]
На момент синтеза это был самый крупный суператом, который когда-либо был синтезирован. [2] Его двумя отличительными особенностями являются большое количество электронов по сравнению с другими гетерометаллическими суператомами и беспрецедентная электронная структура с открытой оболочкой.
Это самый первый пример лигированного гетерометаллического кластера типа Маккея, представляющего собой чрезвычайно сложную кристаллическую структуру, поверхность которой состоит из двухоболочковых 20 равносторонних треугольников, состоящих из 55 атомов меди и алюминия. Эту форму еще называют икосаэдром. 43 атома меди и 12 атомов алюминия образуют суператом металлов, образующих общую электронную оболочку, напоминающую один атом металла. С помощью магнитных данных и анализа на уровне DFT показано, что этот суператом имеет уникальную электронную структуру кластера, который представляет собой 67-электронную открытую желеобразную оболочку [Cu 43 Al 12 ] 12+ , защищенную двенадцатью лигандами Cp*. Эти кристаллы обладают химическими свойствами отдельных атомов меди. Они притягиваются магнитным полем или парамагнитны из-за трех валентных электронов во внешней оболочке, спины которых выравниваются в магнитном поле. Еще одним свойством этого соединения является то, что оно пирофорно или может самопроизвольно воспламеняться при контакте с воздухом, поэтому оно очень чувствительно к воздуху и влаге. Кроме того, это соединение нельзя повторно растворить в каком-либо растворителе без разложения, что означает, что обширную характеристику соединения невозможно получить с помощью масс-спектрометрии высокого разрешения или ЯМР-спектроскопии раствора. Таким образом, рентгеноструктурный анализ полученных данных не отвечает принятым требованиям высокого качества, поскольку при использовании монокристаллов соединение образует сравнительно небольшие, слабо дифракционные кубы.
Команда лаборатории Фишера разработала материал, создав соединения, состоящие из отдельных атомов меди и алюминия. Для этого суператома в инертной атмосфере была объединена смесь атомов алюминия, образующих комплекс с пентаметилциклопентадиеном (Cp*), и атомов меди, образующих комплекс с мезитиленом (Mes) .
После добавления растворителя атомы меди и алюминия самопроизвольно отделились от органических соединений и образовали кластер суператомов. Экзергонический характер реакции показывает, что такое специфическое расположение атомов меди и алюминия стабильно.