Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кластерлік химиядағы алтын кластерлері дискретті молекулалар немесе ірі коллоидты бөлшектер болуы мүмкін. Екі түрі де диаметрі бір микрометрден кем нанобөлшектер деп сипатталады. Нанокластер – белгілі бір өзара әрекеттесу механизмімен байланысқан, нақты сандағы атомдар немесе молекулалардан құралған жиынтық топ. Алтын нанокластерлері оптоэлектроника және катализ салаларында қолданылуға ие.
Gold clusters in cluster chemistry can be either discrete molecules or larger colloidal particles. Both types are described as nanoparticles, with diameters of less than one micrometer. A nanocluster is a collective group made up of a specific number of atoms or molecules held together by some interaction mechanism. Gold nanoclusters have potential applications in optoelectronics and catalysis.
Ашық алтын шоғырлары
Ашық алтын кластерлерін, яғни тұрақтандырушы лиганд қабықшасы жоқ кластерлерді молекулалық сәуле техникасын қолдану арқылы вакуумда синтездеуге және зерттеуге болады. Олардың құрылымы, мысалы, аниондық фотоэлектрондық спектроскопия, алыс инфрақызыл спектроскопия, сондай-ақ иондық жылдамдық және электрондық дифракция зерттеулері кванттық-химиялық есептеулермен бірге қолданылып, эксперименттік жолмен зерттелді. Мұндай кластерлердің құрылымы лигандтармен тұрақтандырылған кластерлерден күрт өзгешеленеді, бұл кластер құрылымына химиялық ортаның маңызды әсерін көрсетеді. Назар аударарлық мысал – Au20, ол мінсіз тетраэдр түрін құрайды, онда алтын атомдарының жиылуы металл алтынының fcc кристалдық торының атомдық орналасуына өте жақын. Бұл 550 пикометр диаметріндегі кластерлер лазерлік булану арқылы жасалады және фотоэлектрондық спектроскопиямен сипатталады.
Bare gold clusters, i. e., clusters without stabilizing ligand shells can be synthesized and studied in vacuum using molecular beam techniques. Their structures have been experimentally studied using, e. g., anion photoelectron spectroscopy, far infrared spectroscopy, as well as measurements of their ion mobility and electron diffraction studies in conjunction with quantum chemical calculations. The structures of such clusters differ strongly from those of the ligand stabilized ones, indicating an pivotal influence of the chemical environment on the cluster structure. A notable example is Au20 which forms a perfect tetrahedron in which the Au atom packing closely resembles the atomic arrangement in the fcc bulk structure of metallic gold. These clusters, with diameter of 550 picometres, are generated by laser vaporization and characterized by photoelectron spectroscopy.
Лигандпен тұрақтандырылған Au кластерлерінің құрылымы
Көлемді алтын бетке ортайты кубтық (fcc) құрылымды көрсетеді. Алтын бөлшегінің мөлшері кішірейгенде, алтынның fcc құрылымы Au13 мысалында көрсетілгендей орталық икосаэдрлік құрылымға өзгереді.
Bulk gold exhibits a face centered cubic (fcc) structure. As gold particle size decreases the fcc structure of gold transforms into a centered icosahedral structure illustrated by |Au13.
Дискретті алтын шоғырлары
Жақсы анықталған молекулалық кластерлер белгілі, олардың сыртында міндетті түрде органикалық лигандтар болады. Екі мысал: |[Au6C(P(C6H5)3)6](2+) және |[Au9(P(C6H5)3)8](3+). Катализдік қолданулар үшін жалаңаш алтын кластерлерін алу үшін лигандтарды жою қажет, бұл әдетте жоғары температурада (200 °C (392 °F) немесе одан жоғары) кальцинациялау арқылы жасалады, бірақ химиялық түрде төмен температурада (100 °C (212 °F) төмен), мысалы, пероксид көмегімен де қол жеткізілуі мүмкін.
Well defined, molecular clusters are known, invariably containing organic ligands on their exteriors. Two examples are |[Au6C(P(C6H5)3)6](2+) and |[Au9(P(C6H5)3)8](3+). In order to generate naked gold clusters for catalytic applications, the ligands must be removed, which is typically done via a high temperature (200 °C (392 °F) or higher) calcination process, but can also be achieved chemically at low temperatures (below 100 °C (212 °F)), e. g. using a peroxide assisted route.
Коллоидты кластерлер
Алтын кластерлерін коллоид түрінде алуға болады. Мұндай коллоидтар көбінесе алканетиолдар немесе ақуыздардың беткі қабатымен кездеседі. Мұндай кластерлерді иммуногистохимиялық бояуда қолдануға болады. Алтын металл нанобөлшектері (НП) көрінетін аймақтағы жоғары қарқынды сіңіру қасиетімен сипатталады, бұл осы түрлердің толыққанды оптикалық құрылғыларды жасаудағы тиімділігін арттырады. Бұл беттік плазмондық резонанс (SPR) жолағының толқын ұзындығы нанобөлшектердің мөлшері мен пішініне, сондай-ақ олардың айналағы ортамен өзара әрекеттесуіне байланысты. Бұл жолақтың болуы алтын нанобөлшектерін дерек сақтау, жоғары жылдамдықты коммутация және газ сенсорлары сияқты құрылғылардың құрылыс элементтері ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Плазмоникалық алтын нанобөлшектері тек электрлік моменттерді көрсетсе, мұндай бөлшектердің жиынтығы магниттік моменттерді де көрсетуі мүмкін, бұл оларды оптикалық метаматериалдарда қолдану үшін өте қызықты етеді.
Gold clusters can be obtained in colloid form. Such colloids often occur with a surface coating of alkanethiols or proteins. Such clusters can be used in immunohistochemical staining. Gold metal nanoparticles (NPs) are characterized by an intense absorption in the visible region, which enhances the utility of these species for the development of completely optical devices. The wavelength of this surface plasmon resonance (SPR) band depends on the size and shape of the nanoparticles as well as their interactions with the surrounding medium. The presence of this band enhances the utility of gold nanoparticle as building blocks for devices for data storage, ultrafast switching, and gas sensors. Whilst plasmonic gold nanoparticles only exhibit electric moments, clusters of such particles can exhibit magnetic moments making them of great interest for use in optical metamaterials
Катализа
FeOOH бетіне орналастырылған алтын кластерлері қоршаған орта температурасында CO тотығуын катализдейді. Сол сияқты, TiO2-ге енгізілген алтын кластерлері 40K температурасында CO-ны тотықтыра алады. Катализдік белсенділік алтын нанокластерлерінің құрылымымен байланысты. Алтын нанокластерлерінің мөлшері мен құрылымының энергетикалық және электрондық қасиеттерімен тығыз байланыс бар.
When implanted on a |FeOOH surface, gold clusters catalyze oxidation of |CO at ambient temperatures. Similarly gold clusters implanted on |TiO2 can oxidize |CO at temperatures as low as 40K. Catalytic activity correlated with the structure of gold nanoclusters. A strong relationship between energetic and electronic properties with size and structure of gold nanoclusters.