日本成功開發出三維夾住13個金屬原子的有機金屬納米簇

東京工業大學、京都大學與日本自然科學研究機構分子科學研究所組成的聯合研發小組，成功合成了用環狀不飽和烴以三維形式夾住13個鈀原子的有機金屬納米簇。三明治結構絡合物是獲得過1973年諾貝爾獎的化合物，由兩個環狀不飽和烴從兩個方向夾住一個或多個金屬原子構成。

聯合研發小組著眼於七角形環狀不飽和烴易於與多個金屬原子結合的性質，發現利用環狀不飽和烴從6個方向夾住由10個以上金屬原子集結成塊狀形成的金屬納米簇，能生成穩定的有機金屬簇分子（圖1）。

此次合成的三維形狀三明治結構金屬納米簇擁有碳平面以立方體狀排列的結構，有望作為新的納米級分子，應用於催化劑和功能性材料。

相關研究成果9月17日發布在美國化學學會的雜誌《美國化學會志》的電子版上。

圖1：以往的三明治結構金屬絡合物（左）和本次研究新開發的三維形狀三明治結構金屬納米簇（右）的模式圖

以前，研究人員通過使擁有七角形結構的環狀不飽和烴環庚三烯（?）配體與集結成薄膜狀的金屬原子結合，成功合成了兩個方向的三明治簇。此次，用6枚環庚三烯配體從6個方向三維夾住13個鈀原子集結成塊狀形成的納米簇，成功合成了鈀納米簇（圖2）。

圖2：三維形狀的三明治結構鈀納米簇的分子結構

聯合研發小組利用單晶X射線結構分析法對該化合物的分子結構進行分析發現，各環庚三烯配體與最密堆積型鈀簇的四角形面結合，形成了簡單且對稱的6配位結構。分子的表面形狀為立方體狀，與代表性的球狀碳納米分子C60富勒烯相比，尺寸基本相同（圖3）。另外還發現，新合成的三維形狀三明治結構鈀納米簇具有多級氧化還原能力，還能合成擁有相同結構的順磁體。

圖3：三維形狀三明治結構納米簇的立方體狀分子表面形狀（左）和代表性的碳納米分子C60富勒烯的球狀分子表面形狀（右）

文 JST客觀日本編輯部

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