Controle de Tamanho de Nanoclusters e Investigações sobre o "Número Mágico". Testes Experimentais do Conceito de "Polímero de Metal Vivo" e das Previsões de Controle de Tamanho Baseadas em Mecanismo que Levam às Sínteses de Nanoclusters de Irídio(0) Centrando-se em Quatro Números Mágicos Sequenciais

Nossos recentes estudos cinéticos e mecanísticos da formação de nanoclusters de Ir(0)∼300 estabilizados por polioxoanions Bu4N+ e P2W15Nb3O629- levaram à elucidação de um novo mecanismo para nanoclusters sintetizados a partir de sais metálicos sob H2: nucleação lenta e contínua, constante de taxa k1, seguida de crescimento de superfície autocatalítico, constante de taxa k2. Este mecanismo contém quatro previsões-chave, previamente não verificadas: (i) que os nanoclusters são "polímeros de metal vivo" e, portanto, que uma série de nanoclusters de tamanho crescente pode ser sintetizada por design; (ii) que a razão das taxas de crescimento para nucleação, R (=k2 sites ativos de nanocluster/k1), deve correlacionar-se e ser útil para prever o tamanho de novos nanoclusters; (iii) que o crescimento de superfície autocatalítico deve tendem a favorecer o chamado tamanho de "número mágico" (ou seja, casca fechada; maior estabilidade) nanoclusters; e, no geral, (iv) que deve ser possível preparar, pela primeira vez, uma série sequencial de nanoclusters centrando-se sobre os tamanhos de nanoclusters de transição de número mágico, M13, M55, M147, M309, M561, M923 (e assim por diante). Essas previsões baseadas em mecanismo são testadas através do presente trabalho. O resultado final é a síntese de uma série sequencial sem precedentes de distribuições de nanoclusters Ir(0)n centrando-se em quatro números mágicos sequenciais de metais de transição, especificamente Ir(0)∼150, Ir(0)∼300, Ir(0)∼560, e Ir(0)∼900. Também é discutida outra previsão, ainda não verificada, do mecanismo de crescimento de superfície autocatalítico e seu fenômeno de polímero de metal vivo, a saber, que se pode em princípio projetar racionalmente e, em seguida, sintetizar todos os possíveis isômeros geométricos de nanoclusters de metais de transição bimetálicos, trimetálicos e de maior número, cada um em uma estrutura inicialmente conhecida, em camadas, "camada de cebola".