Guld och silver är viktiga element i klusterkemi. De är kemiskt mycket aktiva och förväntas därför vara användbara ämnen i framtida teknik. En doktorsavhandling från Jyvaskyla universitet, Finland, visar framgångsrika datasimuleringar som kunde förutsäga den atomprecisa strukturen i ett kluster som omfattar 11 guldatomer. Senare, föreningen observerades för att påskynda sönderdelningen av koldioxid. Resultaten kan användas vid utveckling av katalysatorer.

Guld och silver nanokluster kan påskynda olika kemiska reaktioner. Civilingenjör Sami Kaappa, en teoretisk fysiker, undersökte guld- och silverkluster i nanometerstorlek i sin doktorsavhandling. "På tal om nanokluster, vi menar vanligtvis relativt stora molekyler med en kärna som består av dussintals metallatomer, skyddas av monoskikt av organiska molekyler så att strukturen är stabil i lösning. Vanligtvis, skyddsskiktet består av svavel- eller fosfinligander, Säger Sami Kaappa.

I sin forskning, Kaappa använde datasimuleringar för att studera egenskaper hos nanosiserade partiklar. Beräkningarna kördes på Sisu -superdatorn i Kajaani, Finland, och Mare Nostrum superdator i Barcelona.

"Med hjälp av simuleringar vi kan förutsäga möjliga kemiska strukturer, även om det bara finns lite experimentella data tillgängliga, "Säger Kaappa.

CO ₂ -klyvningskluster observerades

En av de mest anmärkningsvärda resultaten av avhandlingsforskningen var strukturen i ett kluster med 11 guldatomer. Arbetet gjordes i samarbete med experimentella grupper i Kanada och Japan.

"Experimentisterna kunde syntetisera och förverkliga guld-11-klustret, men den atomprecisa strukturen kunde inte bestämmas vid den tidpunkten. Med hjälp av beräkningsmetoder, Jag kunde bestämma några möjliga strukturer, varav en enda tycktes vara gynnsammare än andra. Senare, experimentet verifierade denna förutsägelse, "Säger Kaappa.

I samma studie, de fann att sönderdelningen av koldioxid accelereras i närvaro av klustret.

"I klustret, en av fosfinliganderna byts ut mot karben, som är en ny typ av ligand i kluster. Den typ av observation av den katalytiska aktiviteten kan bidra till utveckling av ny teknik, såsom katalysatorer eller innovationer inom återvinning av skadliga föreningar. Detta är också fascinerande för en teoretiker eftersom reaktionen mellan koldioxid och kolmonoxid fortfarande inte är känd i detalj, Säger Sami Kaappa.