راز دوام نانوخوشه‌های طلا و خواص الکترونیکی آنها

اخیراً گروهی از دانشمندان آمریکائی، فنلاندی و سوئدی برای نخستین بار در
تحقیقات خود به راز دوام این ذرات و خواص الکترونی آنها پی برده‌اند. آنها با
بررسی خوشه‌های ۱۰۲، ۱۱، ۱۳، ۳۹ اتمی طلا دریافتند که دوام خوشه اتم‌های طلا به
شکل هندسی بسیار متقارن آنها مربوط می‌شود. در این شکل موتیف‌های پیوندی از دو
بخش مرکزی و یک بخش پیرامونی محافظ تشکیل می‌شود و در واقع می‌توان آن را اتم
بسیار بزرگی با ساختاری مشابه گازهای نجیب(یعنی پوسته الکترونی کامل در اطراف
هسته هر اتم) فرض کرد. با توجه به کامل بودن پوسته الکترونی، در این حالت بین
اولین و آخرین اربیتال‌های مولکولی شکاف انرژی قابل توجهی(در خوشه ۱۰۲ اتمی
معادل۰٫۵ EV) وجود دارد؛ این در حالی است که این شکاف انرژی در فلزات نوعاً
صفر است و موجب پایداری الکترونی این ترکیب می‌شود. این اصل در دیگر انواع
خوشه‌های طلا هم برقرار است و محققان بر همین این اساس توانستند ساختار خوشه ۲۵
اتمی طلا را هم پیش‌بینی نمایند. سایر گروه‌های تحقیقاتی نیز اخیراً این نتایج
را تأیید کرده‌اند. به گفته این محققان هم‌اکنون آنها مدل واحدی برای خوشه‌های
طلا ـ که در مواد مختلفی؛ از قبیل کاتالیست ها، حسگرها، فوتونیک برچسب‌زنی
زیستی و الکترونیک مولکولی به کار می‌رود ـ در اختیار دارند.

نتایج این تحقیق ـ که کاربرد زیادی در شیمی نانوذرات خواهد داشت ـ به‌صورت
مقاله‌ای در شمارهه ۸ جولای نشریه Proceedings of the (National Academy of
Science) PNAS منتشر شده‌است. گفتنی است حمایت مالی این کار را بنیاد ملی علوم
و وزارت انرژی آمریکا بر عهده داشته‌است.