T. Kambe, A. Watanabe, M. Li, T. Tsukamoto, T. Imaoka, K. Yamamoto
Adv. Mater. 2020, 32, 1907167.
超原子は他の元素の代替としての可能性があるため、研究されてきた。超原子の溶液相合成は、その利用可能性を実現するために注目を集めている。しかし、従来のアプローチは基本的に単一クラスターの形成に限られていた。ここでは、超原子を調査し、これらの超原子内の原子価電子の数を、存在するガリウム原子の数を設計することで変化させた。デンドリマーテンプレート法に基づいて、3、12、13、およびその他の数の原子からなるクラスターが合成された。Ga13のハロゲンのような超原子特性は、他のクラスターとは全く異なる構造的および電気化学的な観察によって明らかにされた。2Pおよび1P超原子軌道をそれぞれ満たすことができる13および3原子のガリウムクラスターは、異なる反応性を示す。3原子のガリウムクラスターは、未占有軌道のエネルギーレベルの低下によりGa3H2−に還元されることが示唆されている。これらのガリウムクラスターの結果は、超原子の候補を提供する。
Superatomic Gallium Clusters in Dendrimers: Unique Rigidity and Reactivity Depending on their Atomicity
Superatoms have been investigated due to their possible substitution for other elements. The solution-phase synthesis of superatoms has attracted attention to realize the availability of superatoms. However, the previous approach is basically limited to the formation of a single cluster. Here, superatoms are investigated and the number of valence electrons in these superatoms is changed by designing the number of gallium atoms present. Based on the dendrimer template method, clusters consisting of 3, 12, 13, and other numbers of atoms have been synthesized. The halogen-like superatomic nature of Ga13 is structurally and electrochemically observed as completely different to the other clusters. The gallium clusters of 13 and 3 atoms, which can fill the 2P and 1P superatomic orbitals, respectively, exhibit different reactivities. The 3-atom gallium cluster is suggested as being reduced to Ga3H2− due to the lower shift of energy levels in the unoccupied orbitals. The results for these gallium clusters provide candidates for superatoms.