금속 비슷한 알루미늄과 갈륨 클러스터: 분자 규모의 원소 변형?

주기율표의 동일 그룹에 속하는 알루미늄과 갈륨은 산업적으로 중요한 원소로, 대부분의 화합물에서 강한 유사성을 나타냅니다. 반면 두 원소 형태의 구조에는 상당한 차이가 있습니다: 알루미늄은 전형적인 밀집 금속 구조를 형성하는 반면, 갈륨은 일곱 가지 구조 수정에서 다양한 분자 결합 원리를 보여줍니다. 따라서, 원소 형태와 마찬가지로 다수의 금속-금속 결합이 형성될 때 Al과 Ga 화합물 간의 차이가 발생할 것으로 예상할 수 있습니다. 이러한 클러스터 화합물을 합성하기 위해, 우리는 다음과 같은 합성 절차를 개발했습니다: 약 1000도 C의 기체 단할라이드에서 시작하여, 메타안정 용액이 생성되고, 이로부터 원소가 실온에서 불균형 반응에 의해 침전됩니다. 원소 형태로 가는 길에, 적절한 리간드(보호 그룹)를 선택하여 분자 Al 및 Ga 클러스터 화합물을 얻을 수 있으며, 이때 Al 또는 Ga 원자의 핵은 리간드 외피에 의해 고체 원소의 형성으로부터 보호됩니다. 이러한 클러스터 내 원자의 배열은 원소에서의 배열과 일치하므로, 우리는 이 클러스터를 금속 유사체 또는 원소 유사체로 지정했습니다. 그리스어 단어에 따라(이상적, 프로토타입), 금속 유사체 클러스터 내 원자 배열은 분자 수준에서 원소의 프로토타입 또는 이상적 원자 배열을 나타냅니다. 이러한 유형의 가장 큰 클러스터는 77개의 Al 또는 84개의 Ga 원자를 포함하며, 지름은 최대 2나노미터에 달합니다. 이들은 구조적으로 특성화된 금속 유사체 클러스터에 대한 나裸 금속 원자 핵의 세계 기록을 보유하고 있습니다.