In samenwerking met experimentatoren van de Universiteit Gent, België en Universiteit Utrecht, Nederland, onderzoekers van het Nanoscience Center (NSC) aan de Universiteit van Jyväskylä, hebben onlangs ontdekt dat de keuze van een dragermateriaal voor modelkatalysatoren, gemaakt van gouden nanoclusters beschermd door organische moleculen, kan ingrijpende gevolgen hebben voor de structuur van de katalysator. Op bepaalde steunen, de clusters vallen volledig uiteen, terwijl op anderen, de organische beschermende laag pelt weg en laat de intacte metalen nanoclusters achter die kunnen dienen als katalysator voor een gewenste reactie. Het onderzoek is gepubliceerd in Chemie - een Europees tijdschrift (2020).

Katalysatoren zijn belangrijk om chemicaliën te produceren die in ons dagelijks leven worden gebruikt. Ze besparen veel energie en laten chemische reacties sneller verlopen in vergelijking met hun niet-gekatalyseerde tegenhangers.

nanomaterialen, vooral metalen nanoclusters worden veel gebruikt vanwege hun hoge efficiëntie en worden voor deze toepassingen over het algemeen op een inactieve oxidedrager geplaatst. Echter, deze nanoclusters zijn soms minder stabiel, en worden daarom beschermd met een laag organische moleculen. De huidige studie is een belangrijke stap in de richting van het ontwerp, controle, en synthese van atomair nauwkeurige ondersteunde katalysatoren met op maat gemaakte fysische en chemische eigenschappen.

Gouden nanoclusters (Aun) van verschillende groottes beschermd door organische fosfinemoleculen werden afgezet op vier verschillende dragers en hun eigenschappen werden gemeten met behulp van röntgenabsorptiespectroscopie. Op Bronsted-zuurdragers (oppervlakken die de neiging hebben om protonen af ​​te staan), de clusters waren volledig gefragmenteerd waardoor het Au-cluster uiteenviel, terwijl op Lewis-zuurdragers (oppervlakken die de neiging hebben om elektronen op te nemen) de organische fosfinelaag afpelde, waardoor het metalen Aun-cluster de oorspronkelijke grootte van het cluster behield.

De theoretische modellen ontwikkeld in Jyväskylä verklaarden de experimentele waarnemingen door de ladingsoverdracht tussen de drager en de clusters te bestuderen.

Deze studie is gepubliceerd in de internationale publicatiereeks Chemie - een Europees tijdschrift en erkend als een "hot" papier. Een afbeelding die het werk beschrijft, werd ook geselecteerd als omslagfunctie in het recente nummer van het tijdschrift van 2 juni, 2020.

In Jyväskylä, postdoctoraal onderzoeker Nisha Mammen, Professor Karoliina Honkala, en Akademiehoogleraar Hannu Häkkinen waren verantwoordelijk voor het theoretische deel van het werk. Het onderzoek werd ondersteund door de Academie van Finland. De computersimulaties in het onderzoek zijn uitgevoerd in de lokale supercomputers van de universiteit en in die van het CSC-IT Center for Science.