Наноскопические кластеры меди имитируют биомолекулы

Биологические системы обладают сложными структурами, которые трудно воспроизвести неорганическими материалами. Исследовательская группа под руководством Ричарда Робинсона обнаружила способ связывания и укладки наноразмерных кластеров меди, которые могут самособираться, имитируя такие сложные биосистемы.

Ключевое открытие: кластеры демонстрируют трехуровневую иерархическую организацию с хиральным дизайном. Две медные "шапки" соединены с ядром лигандами, расположенными как пропеллеры: один набор наклонен по часовой стрелке, другой — против. Кластеры соединены мостиками серы и имеют смешанную степень окисления, что повышает их реакционную способность.

Потенциал для катализа: Гибкая и адаптивная природа кластеров делает их кандидатами для использования в метаболических и ферментативных процессах. Они могут ускорять химические реакции, например, восстановление диоксида углерода до спиртов и углеводородов.

"Мы хотели бы разработать каталитические материалы, имитирующие природные ферменты", — говорит соавтор Джин Сантивич. — "Поскольку наш кластер содержит всего 13 атомов меди, его настройка более контролируема, чем наночастицы с тысячами атомов. Это мост к ферментам, где атомы собраны точно для высокоселективного катализа".

Стабильность и перспективы: Лиганды стабилизируют нанокластер, делая его устойчивым к воздуху. Благодаря хорошей электронной проводимости лигандов, кластеры могут найти применение в органической электронике, квантовых вычислениях и оптических переключателях.

Исследование, опубликованное 27 июля в Journal of the American Chemical Society, открывает путь к фундаментальному пониманию самосборки биосистем и созданию материалов, имитирующих живые системы.