کشف ساختارهای قفسی در خوشه‌های طلا

شناسایی C60 و فولرین‌های بزرگتر تلاش برای دستیابی و شناسایی ساختارهای قفسه‌ای مشابه از عناصر دیگر را افزایش داده است. محققان دانشگاه Nebraska Lincoln (UNL) و دانشگاه واشینگتن (WSU) ادعا می‌کنند مدارک تئوری و تجربی دال بر وجود ساختارهای پایداری از طلا در اختیار دارند.

شناسایی C₆₀ و فولرین‌های بزرگتر تلاش برای دستیابی و شناسایی ساختارهای قفسه‌ای مشابه از عناصر دیگر را افزایش داده است. محققان دانشگاه Nebraska Lincoln (UNL) و دانشگاه واشینگتن (WSU) ادعا می‌کنند مدارک تئوری و تجربی دال بر وجود ساختارهای پایداری از طلا در اختیار دارند.
این کشف هنگام بررسی چگونگی تبدیل ساختار Au₁₃ مسطح به Au₂₀ چهاروجهی صورت گرفت. X.C. Zeng. از UNL می‌گوید: ما فقط می‌خواستیم بدانیم چه زمانی این ساختار مسطح شروع به تغییر شکل به ساختار توده‌ای می‌کند.
اطلاعات تجربی این پروژه در آزمایشگاه ملی Pacific Northwest به دست آمد. محققان wsu از یک منبع تبخیر لیزری برای تولید خوشه‌های طلا با ۱۵ الی ۱۹ اتم طلا استفاده کردند. آنها طیف فوتوالکترون (PES) این خوشه‌ها را در ۲۲۶nm (4/661ev) و ۱۹۳nm 6/424ev)( اندازه گرفتند.
این محققان با ترکیب محاسبات شیمی کوانتوم با یک روش جستجوی کامپیوتری قدرتمند، پایدارترین حالت‌های خوشه‌های آنیونی ‌Au را در محدوده ۱۵ تا ۱۹ اتم شناسایی کردند. داده‌های تئوری PES برای پایدارترین ساختارها شامل  یک ساختار برای حالت۵;n=19ساختار برای حالت n=16 و n=15 و ۶ ساختار برای حالت n=17 و n=18می‌باشد.
این مطالعه تئوری نشان می‌دهد که تقریب اً یکی از کم انرژی‌ترین خوشه‌ها با ۱۶، ۱۷ یا ۱۸ اتم Au باید ساختار قفس توخالی داشته باشد. این ساختارها مطابقت خوبی با داده‌های تجربی PES داشتند. فضای خالی درون قفس Au حدود ۶ آنگستروم تخمین زده می‌شود که برای پذیرفتن یک اتم خارجی کافی است.
این امر می‌تواند باعث پایداری این ساختارها شود که ممکن است در اثر تماس با سطح یک ماده دیگر تغییر شکل پیدا کنند. تمام اطلاعات تئوری و تجربی که تاکنون به دست آمد بر این فرض استوارند که هیچ کدام از خوشه‌ها به یکدیگر متصل نبوده و همگی در خلأ قرار دارند.
در برگرفتن یک اتم خارجی توسط قفس طلا می‌تواند در تولید کاتالیست‌های سوختی در آینده مورد استفاده قرار گیرد. قفس‌های خالی خوشه‌های طلا نیز می‌توانند به عنوان یک سیستم جدید رهاسازی و حمل عوامل دارویی در خون بکار روند.
نتایج کار این محققان در Proc. Natl. Acad. Sci. USA, (2006) 103. 8326 به چاپ رسیده است.