Grâce aux propriétés uniques du rayonnement synchrotron, une équipe internationale a réussi à décrire la structure d’un nano-cluster d’hydrure d’argent. Ces résultats, publiés dans la revue Physical Chemistry Chemical Physics, laissent entrevoir le développement de nouvelles techniques de conception pour les procédés d’hydrogénation catalysés par l’argent.
Bien qu’ils soient des intermédiaires essentiels dans les réactions impliquant des substrats organiques, qu’elles aient lieu en phases gazeuse ou condensée, les nano-clusters d’hydrure d’argent ont longtemps préservé le secret de leur structure. Dans cette étude, les scientifiques rendent compte pour la première fois de l’utilisation du rayonnement UV dans le vide pour examiner l’ionisation et la fragmentation de nano-clusters d’argent ligandés. Ils se sont intéressés à des nanoclusters d’argent deutérés ligandés par du bis (diphénylphosphino) méthane (L = Ph2PCH2PPh2), [Ag10(D)8(L)6]2+. La photo-ionisation et la photo-fragmentation de ce cluster sélectionné en masse ont été étudiées à l’aide d’un piège à ions linéaire couplé à la ligne de lumière DESIRS du synchrotron SOLEIL. Ces expériences sont interprétées grâce à des calculs basés sur la fonctionnelle de la densité (DFT). La structure de plus basse énergie calculée pour le cluster [Ag10(D)8(L)6]2+ contient un cœur d’argent formant un double prisme avec les ligands positionnés sur les faces triangulaires et les sommets. Quatre des bisphosphines se lient aux bords du cœur du cluster en tant que ligands bidentates, tandis que les deux bisphosphines restants se lient à chacun des atomes d’argent apicaux via à un atome de phosphore.
Pour en venir à ces conclusions, des scientifiques Français, Croates, Australiens et Allemands ont examiné et caractérisé les nano-clusters d’argent formé par l’ionisation du nano-cluster initial, qui a ici été exposé à des photons d’énergie 15,5 eV. L’énergie d’ionisation des nano-clusters étant liée à leur structure, l’énergie déterminée expérimentalement (9,3eV +/-0.3) a permis de tester des structures potentielles de [Ag10(D)8(L)6]2+ déterminées par DFT.
La photo-ionisation et photo-fragmentation sous vide ultraviolet d’un nanocluster d’argent ligandé sont étudiées dans un piège à ions linéaire.
La combinaison d’un spectromètre de masse de type piège à ions, d’une source électro-spray et d’un rayonnement UV sous vide fournit un instrument unique pour étudier les phénomènes de photo-ionisation et de photo-fragmentation des nano-clusters métalliques. Ce procédé vient s’ajouter à l’arsenal de techniques déjà disponible pour examiner les propriétés fondamentales de ces matériaux. Depuis 10 ans, le développement des nano-clusters à base de métaux comprenant entre 2 et 20 atomes de cuivre, d’argent et d’or pour des applications dans les domaines de la chimie verte, la biologie et la physique, dont le stockage de l’hydrogène, représente un domaine actif et excitant. Les informations fondamentales sur les énergies d’ionisation sont pertinentes pour comprendre leur rôle en catalyse et en photo-catalyse. Ainsi, ces résultats pourraient avoir différentes applications dans le design et la conception de nouveaux procédés d’hydrogénation catalysés par l’argent.