Los investigadores y colaboradores de la Universidad de Brown de la Universidad de Tsinghua en China han demostrado que los nanoclusters hechos de elementos de boro y lantánido forman estructuras simétricas y altamente estables con interesantes propiedades magnéticas.
Los resultados, publicados en Actas de la Academia Nacional de Ciencias el lunes 9 de julio, sugiere que estos nanoclusters pueden ser útiles como imanes moleculares o ensamblados en nanocables magnéticos. La investigación también ayuda a arrojar luz sobre la estructura y la unión química de los lantánidos de boro a granel, lo que puede ayudar en la ingeniería de nuevos materiales de boruro.
"Los lantánidos de boro son una clase importante de materiales utilizados en electrónica y otras aplicaciones, pero los nanoclusters de lantánidos de boro no se han estudiado", dijo Lai-Sheng Wang, profesor de química en Brown y autor principal de un artículo que describe el trabajo"Acabamos de comenzar a investigar estos nanoclusters, y aquí mostramos que pueden tener una estructura interesante de 'sándwich inverso' con la combinación correcta de átomos de boro y lantánido".
La estructura, un anillo de átomos de boro unidos con un solo átomo de lantánido unido a cada lado, surgió en grupos formados por ocho átomos de boro y dos átomos de lantano o praseodimio ambos miembros del grupo lantánido en la tabla periódicaLas estructuras sandwich complejos en los que dos moléculas planas de hidrocarburos aromáticos rodean un solo átomo de metal son bien conocidas en química y su descubrimiento ganó un Premio Nobel en 1973. Se sabe que las estructuras sandwich inversas se forman en complejos moleculares orgánicos de uranio,Wang dice, pero esta es la primera vez que se ve la estructura en lantánidos de boro.
El laboratorio de Wang usó una técnica llamada espectroscopía de fotoelectrones para estudiar los nanoclusters hechos de diferentes elementos químicos. La técnica consiste en eliminar los grupos atómicos con un láser de alta potencia. Cada efecto elimina un electrón del grupo. Al medir la energía cinética de los liberadoselectrones, los investigadores pueden entender cómo se unen los átomos en un grupo e inferir la estructura física del grupo. Para encontrar las estructuras, Wang comparó el espectro de fotoelectrones con cálculos teóricos realizados por el químico cuántico Profesor Jun Li y sus estudiantes de Tsinghua.
"Descubrimos que los grupos compuestos de ocho átomos de boro y dos átomos de lantánido son altamente simétricos como se infiere de sus patrones espectrales simples", dijo Wang. "En química, cada vez que encontramos algo que es muy simétrico es muy emocionante".
Esa simetría se produce, dijo Wang, por la naturaleza de los enlaces químicos que mantienen unida la estructura. La naturaleza de esos enlaces también hace que los grupos sean altamente magnéticos. Eso podría hacerlos útiles en aplicaciones de nanoelectrónica o en otros lugares.
La investigación también ayuda a arrojar luz sobre los boruros a granel, dice Wang.
"Nos da una nueva forma de entender la unión y la estructura de los materiales de boro", dijo. "Al estudiar unidades pequeñas, podemos obtener información sobre el sistema a granel, y creo que hemos obtenido algo de esa información aquí"."
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Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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