Как растут кластеры металлов?

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2016, №5)

Исследователи из Марбурга и Карлсруэ изучили механизм постадийного образования металлических кластеров — ансамблей из нескольких атомов металлов, соединенных ковалентными связями («Nature Communications», 2016; 7, 10480, doi: 10.1038/NCOMMS10480).

Ученые обнаружили, что оболочка кластера формируется вокруг его центрального атома, опровергнув представление о том, что центральный атом встраивается в структуру кластера на более позднем этапе его образования. Детальное знание механизма формирования кластеров позволит управлять их оптоэлектронными и магнитными свойствами.

Для направленного синтеза химических соединений необходимо знать механизм их образования. Как заявляют авторы работы Флориан Вайгенд из Технологического института Карлсруэ и Штефани Денениз Марбургского университета, чаще всего механизм образования неорганических соединений для химиков — «темный лес». Трансформация металлических кластеров протекает очень быстро, поэтому наблюдать рост этих частиц, фиксируя образование всех интермедиатов, как правило, невозможно, даже комбинируя экспериментальные методики и применяя расчетные методы. Пока кластеры получают методом проб и ошибок, но, если понять механизм их формирования, это позволило бы получать материалы с заранее заданными свойствами и более эффективно при- менять их для решения практических задач.

Немецкие ученые исследовали синтез полиядерного металлического кластера: на первой стадии образовывались различные по размеру кластеры германия и мышьяка, в центре которых располагался переходный металл, например тантал. Результаты измерения и компьютерного моделирования показали, что центральный атом переходного металла играет ключевую роль: он служит своего рода катализатором, инициирующим образование кластера и формирование связей. По словам Вайгенда и Денен, полученные результаты можно экстраполировать на достаточно большое семейство металлических кластеров.

Кроме того, теперь можно определить, как, варьируя условия реакции, получить изомеры кластеров одинакового состава. Такая возможность весьма перспективна для производства материалов с программируемыми свойствами — известно, что свойства кластеров, как и органических веществ, зависят от их строения.


s20160512 chem cluster.png
Шаг за шагом к завершенной оболочке: образование металлического кластера из отдельных атомов.

123

Разные разности

07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>
05.05.2020 17:00:00

Смартфон может незаметно передавать секретные сведения посторонним через неучтенную разработчиками прореху на границе между столом и смартфоном. Как же это может быть? Ответ в ходе серии экспериментов получили исследователи из Вашингтонского университета.

>>