ナノクラスターサイズ制御と「マジックナンバー」の調査。Iridium(0)ナノクラスターの合成に至るメカニズムに基づくサイズ制御予測の実験的テスト

Bu4N+およびP2W15Nb3O629-ポリオキソアニオン安定化Ir(0)∼300ナノクラスターの形成に関する我々の最近の動力学的およびメカニズム的研究により、金属塩から合成されたナノクラスターの新しいメカニズムが明らかになりました。H2下でのゆっくりとした連続的な核形成、反応速度定数k1、その後の自己触媒的表面成長、反応速度定数k2です。このメカニズムには、以前は検証されていなかった4つの重要な予測が含まれています：（i）ナノクラスターは「リビングメタルポリマー」であり、したがって、設計によってサイズが増大するナノクラスターの一系列を合成できること；（ii）成長と核形成の速度の比率R（=k2ナノクラスター活性部位/k1）は、新しいナノクラスターのサイズを予測するのに役立つはずである；（iii）自己触媒的表面成長は、いわゆる「マジックナンバー」サイズ（すなわち、閉殻；より高い安定性）ナノクラスターを好む傾向があるべきである；および、最終的に（iv）遷移金属マジックナンバーサイズ、M13、M55、M147、M309、M561、M923（など）に中心を置いたナノクラスターの連続的なシリーズを初めて準備することが可能であるべきである。このメカニズムに基づく予測は、現在の作業を通じてテストされています。その結果、Ir(0)nナノクラスター分布の前例のない連続的なシリーズが合成され、特にIr(0)∼150、Ir(0)∼300、Ir(0)∼560、Ir(0)∼900に中心を置いています。また、自己触媒的表面成長メカニズムとそのリビングメタルポリマー現象のもう一つの未検証の予測についても議論されており、すなわち、二、三、またはそれ以上の多金属的遷移金属ナノクラスターのすべての可能な幾何異性体を理論的に設計し、合成することが可能であるべきである、ということです。その各々は初期に知られている層状の「オニオンスキン」構造を持っています。