Metalen nanoclusters zijn een opkomende klasse van modulaire nanomaterialen vanwege hun atomair nauwkeurige structuren, fascinerende eigenschappen, en mogelijke toepassingen. Het onderwerp van op clusters gebaseerde supramoleculaire assemblage vertegenwoordigt een van de meest dynamische gebieden en is onlangs naar voren gekomen als een nieuw "groeipunt" in de nanoclusterwetenschap. Dergelijke assemblages vinden hun oorsprong in verschillende soorten interclusterinteracties, zoals chemische binding, waterstofbinding, elektrostatisch, van der Waals, π-π- en C-H-π-interacties.

Aan de ene kant, deze clustergebaseerde aggregaten vertonen doorgaans verbeterde prestaties (bijv. stabiliteit en fluorescentie) ten opzichte van hun samenstellende clusterbouwstenen, dankzij de synergie van het cluster-linker-cluster assemblagesysteem. Anderzijds, de precieze structuren van nanoclusters zorgen voor begrip op atomair niveau van inter-clusterinteractiemodi, en dergelijke kennis leidt ons verder om op controleerbare wijze hiërarchisch geassembleerde clustergebaseerde nanomaterialen te vormen. Echter, tot op heden, de regelbare assemblage van cluster-nano-bouwstenen in verschillende arrays blijft een uitdaging.

In een nieuw artikel gepubliceerd in de Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers van Anhui University (China) en Nanjing University (China) rapporteerden de hiërarchische zelfassemblage van atomair nauwkeurige nanoclusters. Op basis van de Ag ₂₉ (SSR) ₁₂ cluster nano-bouwraamwerk (waar SSR 1 is 3-benzeendithiol), Professor Manzhou Zhu en zijn collega's construeerden selectief op clusters gebaseerde 1-D lineaire ketens, 2D-rasternetwerken, en 3D-superstructuren in aanwezigheid van verschillende met oplosmiddelen samengevoegde Cs ⁺ kationen. Kristalstructuren van deze op clusters gebaseerde assemblages zijn met succes bepaald. De hiërarchische zelfassemblage van deze Ag ₂₉ (SSR) ₁₂ nanobouwstenen zijn niet alleen waargenomen in hun kristallijne toestand, maar ook in hun amorfe staat, met behulp van de aberratie-gecorrigeerde HAADF-STEM (hoge hoek ringvormige donkerveld scanning transmissie-elektronenmicroscoop).

"Zo'n Ag ₂₉ -gebaseerde assemblages vertonen onderscheidbare optische absorpties en emissies in zowel oplossingen als gekristalliseerde films; dergelijke verschillen komen voort uit hun verschillende oppervlaktestructuren en kristallijne pakkingsmodi, "zeggen ze, "Verder, de oppervlakten van deze clustergebaseerde assemblages worden geëvalueerd, waarvan de maximale waarde optreedt wanneer de cluster-nanobouwstenen worden samengevoegd tot 2D-arrays. De 2-D-array-assemblage biedt de beste gasopslagcapaciteit van deze op clusters gebaseerde frameworks."

"Dit werk presenteert een opwindend voorbeeld van de hiërarchische assemblage van atomair nauwkeurige nanoclusters door simpelweg de geadsorbeerde moleculen op het clusteroppervlak te regelen, " voegen ze toe, "en we geloven dat dit werk licht zal werpen op meer toekomstige werken die de supramoleculaire chemie van metalen nanoclusters raken."