複数の研究機関の研究チームは、それぞれが蛍光やさまざまな種類の磁性などの特定の特性を備えたナノホイール状の金属クラスターのファミリーを合成し、次世代技術を前進させる可能性がある。 クレジット: ポリオキソメタレート、清華大学出版局
中国の研究者らは、高度なセンサーやその他の技術で使用するためのユニークな特性を持つ金属化合物の新しいファミリーであるナノホイールを開発した。 研究チームは、蛍光や磁気冷却などのさまざまな用途に使用できるランタニドベースのナノクラスターを合成した。
中国に拠点を置く複数の研究機関による研究チームによると、ホイールを再発明する必要はないが、新しいナノホイールの開発には利点があるという。 同グループは、金属化合物の新しいファミリーを作製し、それぞれが高度なセンサーなどの次世代技術に望ましい独特の特性を示しました。
彼らの発見は最近、 ポリオキソメタレートは、ポリオキソメタレートのあらゆる側面に焦点を当てた、査読済みの国際的かつ学際的な研究ジャーナルです。
「多金属錯体は、その魅力的な分子構造だけでなく、さまざまな分野での多用途な応用においても非常に興味深いものです」と、共著者であるXi’sフロンティア科学技術研究所（FIST）教授のYan-Zhen Zheng氏は述べた。交通大学です。
さまざまな金属の複数の原子、または金属と他の元素の組み合わせで構成される多金属錯体は、分子が合成できれば材料に特定の特性を与える可能性があると鄭氏は述べた。 このような特性には、蛍光を発する能力、または光る能力、および急激な温度変化と制御を可能にする磁気特性が含まれます。
Zheng 氏と彼のチームは、希土類元素としても知られる 15 種類の金属材料のグループであるランタニド元素で作られた多金属錯体の作成に焦点を当てました。 彼らは特にユウロピウム、テルビウム、ガドリニウムを使用しました。
「あらゆる多金属錯体の中でも、ランタニド系化合物は、その興味深い磁気挙動と発光挙動により、前例のない注目を集めています」と Zheng 氏は述べています。 「そのような化合物のいくつかは単離に成功しましたが、直接合成することは困難でした。」
Zheng 氏によると、必要な複合体の成分は幾何学的に多様であり、重要な調整が必要です。
「これまでの発見により、適切な有機配位子の存在下でランタニド金属イオンの加水分解、つまり化合物を水で分解することを制御することが、望ましいものを得る強力な戦略であることが明らかになりました。」[{” attribute=””>species,” Zheng said. A ligand is a molecule that bonds to a metal atom. Its addition to the complex can stabilize the structure.
The researchers used hydrolysis to break down lanthanides in a bath containing a ligand called tricine. Tricine contains multiple arms of oxygen and hydrogen, meaning it can accommodate a large range of metals and help stabilize the resulting clusters.
“Through the simple hydrolysis reaction, we synthesized three lanthanide nano-clusters, and used X-ray diffraction analyses to reveal their stable, wheel-like structure,” Zheng said. “Owing to the presence of different lanthanide metal ions in these analogs, each compound shows distinctive properties.”
The europium-based cluster fluoresced red emissions, while the terbium-based cluster fluoresced green emissions. The gadolinium-based cluster exhibited potential applications in magnetic cooling. According to Zheng, the research group is continuing to investigate the synthesis and application of these clusters.
Reference: “Tricine-supported polyoxo(alkoxo)lanthanide cluster {Ln15} (Ln = Eu, Gd, Tb) with magnetic refrigerant and fluorescent properties” by Peng-Fei Sun, Xiao-Nan Zhang, Cai-Hong Fan, Wei-Peng Chen and Yan-Zhen Zheng, 12 March 2023, Polyoxometalates.
DOI: 10.26599/POM.2023.9140026
Other contributors include Peng-Fei Sun, Xiao-Nan Zhang, Cai-Hong Fan and co-corresponding author Wei-Peng Chen, all with FIST, the State Key Laboratory of Mechanical Behavior for Materials, the MOE Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis of Condensed Matter, the Xi’an Key Laboratory of Sustainable Energy and Materials Chemistry and the School of Chemistry at Xi’an Jiaotong University
The National Science Foundation of China, the Special Support Plan of Shaanxi Province for Young Top-Notch Talent, the Instrument Analysis Center of Xi’an Jiaotong University and the Fundamental Research Fund for Central Universities supported this work.