科学家已经研制出一种基于钯的三维簇分子。首先，他们创造了一个“蝴蝶形”的Pd4骨架，使用含有芳香族取代基的有机硅化合物作为钯原子的模板和载体。然后，使用另一个模板，他们通过氯将两个蝴蝶形的Pd4骨架连接到基于边缘共享四面体的Pd6簇中。使用有机硅来设计定制的亚纳米结构的这种策略可以实现一系列功能材料和催化剂的设计。
小型化是进步的口号。纳米科学 - 建立在几个原子尺度上的结构 - 长期以来一直处于化学的最前沿。最近，东京大学的研究人员开发出了构建亚纳米金属骨料的新策略，将小金属团簇构建成更宏伟的3-D架构。他们的创作可能具有真正的工业价值。
Nanochemistry提供一系列经典设计形状，例如立方体，棒，线，甚至“纳米薄片”，均由原子簇构成。Uni Tokyo工业科学研究所(IIS)的团队用贵金属钯(Pd)制造纳米片。在一项新的研究中，他们将这些2-D构建块融入了独特的3-D设计中。
制作纳米片的一种聪明方法是使用模板 - 有机分子作为金属原子的框架。IIS团队超越纯有机模板，使用有机硅(一种基于三个硅原子的分子)构建四个Pd原子的弯曲或“蝴蝶形”片。通过与从硅中悬挂的苯环键合来稳定这些金属。
“看看Pd4分子的结构，我们看到了通过化学连接体将这种多片连接在一起的潜力，”“ 化学 - 欧洲杂志 ”研究的共同作者Kento Shimamoto说。“鉴于正确的模板，我们推断，我们可以将集群的维度从二维表扩展到第三维。”
建立稳定的纳米团簇，即使是二维，也不容易 - 由于缺乏适当的模板分子，推动金属物种靠近。然而，金属中心可以通过使用像氯这样的桥接原子稳定地连接在一起，同时保持舒适的距离。由于金属 - 金属相互作用，所得簇通常具有独特的化学性质。
因此，该团队选择了一种新的有机硅模板，其中含有两个氯原子，取代了部分有机区域。使钯源与这种新模板反应产生的不是2-D薄片，而是产生含有6个Pd原子的3-D簇。这些金属显然形成了一对Pd4四面体(共享两个原子)，由氯桥接，迫使Pd原子足够接近以相互键合。
“3-D亚纳米团簇具有作为催化剂和功能材料的真正潜力，”主要作者Yusuke Sunada说。“但它们的功能很大程度上取决于它们形状的精确控制。有机硅很容易获得，并提供了一个设计多种结构的平台 - 将多个簇连接成更大的分子 - 以工业可行的方式。”