Группа химиков из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) создала нанокластер серебра, который имеет характерный желтый цвет, а также химическую структуру и свойства схожие с нанокластерами золота. Таким образом, ученым удалось показать, что на уровне наночастиц существует принципиальная возможность использования одних элементов для имитации других. Работа опубликована в The Journal of the American Chemical Society.

В ходеэкспериментов химики синтезировали так называемый лигандный нанокластер (наноразмерныйкомплекс атомов или молекул). Его основу составило ядро из 25 атомов серебра, которое было окружено оболочкой из 18 органических лигандов [Ag₂₅(SR)₁₈]−. Известно, что в такого рода кластерах свойства поверхностных слоев металлического ядра могут меняться под влиянием окружающей оболочки. Интересно, что не смотря на множество синтезированных в последние годы нанокластеров серебра, вновь созданный был единственным, у которого имелся «золотой» аналог [Au₂₅(SR)₁₈]−.

В отличие от обычного для серебра коричневого или красного цвета, раствор нового вещества имеет насыщенный желтый оттенок. Более того, у обоих кластеров, как показал рентгеноструктурный анализ, оказалась очень близкая кристаллическая структура – у них сходным образом расположены атомы. Так, в нанокластере серебра один атом находился в центре, еще 12 создавали вершины напоминающего икосаэдр первого слоя, а 12 других атомов располагались на его сторонах. Единственным существенным отличием нанокластера золота было иное расположение всего трех внешних атомов металлической «сердцевины».

Слева показаны цвета обоих нанокластеров, а также линии поглощения и эмиссии спектра. Справа – различные варианты изображения нанокластера серебра. Изображение: Osman Bakr et als. / American Chemical Society

Зарядовое число серебра равно 47, а золота 79, и это определяет как количество электронов в электронных оболочках атомов, так и химические свойства веществ. Однако, в случае наночастиц на электронные свойства влияет не только зарядовое число, но, прежде всего, размер и структура самой частицы. Нанокластеры в некотором смысле можно назвать «суператомами», у которых электронные орбитали существенно отличаются от обычных атомов этих металлов, зато очень близки между собой, — что и объясняет их сходство.

Автор: Даниил Кузнецов