विस्तारित धातु परमाणु श्रृंखला
ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान में, विस्तारित धातु परमाणु श्रृंखला (ईएमएसी) अणु होते हैं जो धातु-धातु बंधन धातु परमाणुओं के एक रैखिक श्रृंखला परिसर से मिलकर होते हैं, जो जैविक लिगेंड से घिरे होते हैं। ये यौगिक सबसे छोटे आणविक तारों का प्रतिनिधित्व करते हैं। नैनो इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए टॉप-डाउन और बॉटम-अप डिज़ाइन | बॉटम-अप दृष्टिकोण के लिए ऐसी प्रजातियों पर शोध किया जाता है, हालांकि कोई भी अनुप्रयोग निकट अवधि में नहीं है।[1]
संरचना
एक ईएमएसी अणु में संक्रमण धातुओं (आमतौर पर क्रोमियम, कोबाल्ट, निकल , या ताँबा ) की एक रैखिक स्ट्रिंग होती है जो एक दूसरे से बंधी होती है और कार्बनिक लिगैंड्स से घिरी होती है। धातु की चेन आमतौर पर आयनों द्वारा अंत-आच्छादित होती हैं, आमतौर पर halide ्स। कार्बनिक ligands अक्सर pyridylamide, pyridone, 1,8-Naphthyridine, या उनके डेरिवेटिव। प्रत्येक धातु परमाणु ऑक्टाहेड्रल आणविक ज्यामिति है। छह-समन्वय, अणु की धुरी के साथ दो अन्य धातुओं से बंधे होते हैं (टर्मिनल धातुओं को छोड़कर, जो एक धातु और एक कैपिंग आयनों से बंधे होते हैं) और धुरी के लंबवत चार नाइट्रोजन परमाणुओं के लिए।
कार्बनिक लिगेंड धातु के आयनों को एक साथ लाकर और उन्हें एक रेखीय स्ट्रिंग में संरेखित करके जंजीरों के निर्माण का खाका बनाते हैं। लिगैंड में नाइट्रोजन परमाणुओं की संख्या श्रृंखला में शामिल होने वाले धातु परमाणुओं की संख्या निर्धारित करती है। इस प्रकार, संश्लेषण पूर्व निर्धारित लंबाई के आणविक तारों का उत्पादन करता है। यह विशेषता, इस तथ्य के संयोजन में कि अणुओं के अच्छी तरह से परिभाषित छोर हैं, ईएमएसी को अन्य प्रकार के आणविक तारों से अलग करते हैं: ईएमएसी केवल विशिष्ट आणविक संस्थाओं के रूप में मौजूद हैं, वे एकत्रित नहीं होते हैं और वे दोहराई जाने वाली इकाइयों की आवधिक संरचना नहीं बनाते हैं।
अधिकांश ज्ञात ईएमएसी में तीन से नौ धातु के परमाणु होते हैं। अब तक बनाए गए सबसे लंबे ईएमएसी में ग्यारह नी परमाणु शामिल हैं और इसकी लंबाई लगभग 2 नैनोमीटर है, हालांकि यह अनुमान लगाया गया है कि वर्तमान में उपलब्ध लिगेंड के साथ 17 धातु परमाणुओं (4-5 नैनोमीटर) तक की जंजीरों तक पहुँचा जा सकता है।[3] ईएमएसी के विपरीत, रैखिक श्रृंखला यौगिक लंबाई में अनंत हैं। वे कैपिंग लिगेंड्स के साथ समाप्त नहीं होते हैं।
प्रारंभिक विकास और बहस
तीन धातु परमाणुओं वाले पहले ईएमएसी को 1990 के दशक की शुरुआत में शि ओह-मिंग पेंग (नेशनल ताईवान यूनीवर्सिटी ) और एफ। अल्बर्ट कॉटन (टेक्सास ए एंड एम यूनिवर्सिटी | टेक्सास ए एंड एम) के समूहों द्वारा स्वतंत्र रूप से संश्लेषित किया गया था, जिन्होंने विस्तारित धातु परमाणु श्रृंखला शब्द गढ़ा था। कोबाल्ट युक्त अणु Co3(डीपीए)4क्लोरीन2 (dpa = 2,2'-dipyridylamide) दोनों शोध समूहों द्वारा संश्लेषित किया गया था, लेकिन प्रत्येक ने एक अलग संरचना का प्रस्ताव दिया: ताइवान के समूह ने एक लंबे और छोटे सह-सह बंधन के साथ एक असममित संरचना की सूचना दी, जबकि टेक्सास समूह ने एक सममित संरचना की पहचान की समान सह-सह बंध लंबाई वाली संरचना। इस असहमति ने एक विवाद को जन्म दिया जो वर्षों तक चला, जब तक यह महसूस नहीं किया गया कि अणु के दोनों रूप वास्तव में एक साथ मौजूद हैं। जबकि इस बहस ने इस अहसास को जन्म दिया कि यौगिक को आणविक स्विच के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, इसने एक नई समस्या भी पैदा की क्योंकि मान्यता प्राप्त प्रकार के संवयविता में से कोई भी दो संरचनात्मक रूपों में एक अणु के अस्तित्व की व्याख्या नहीं कर सकता है जो केवल लंबाई में भिन्न होता है। एक या एक से अधिक बंधन (और उनकी रूढ़िवादिता या परमाणुओं की संयोजकता में नहीं)। समस्या को अंततः पंतज़िस और मैकग्राडी द्वारा क्वांटम रसायन विज्ञान के अध्ययन के माध्यम से हल किया गया, जिन्होंने दिखाया कि दो संरचनात्मक रूपों का परिणाम विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक विन्यासों से होता है।[4] Pantazis-McGrady मॉडल वर्तमान में विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक राज्यों को समझने और EMACs के चुंबकत्व गुणों की व्याख्या करने के लिए उपयोग किया जाता है।
संभावित अनुप्रयोग
ईएमएसी के पास कोई व्यावसायिक अनुप्रयोग नहीं है, लेकिन वे nanocircuitry में विद्युत कंडक्टर के रूप में संभावित उपयोग के हैं। इसके अलावा, चालन को धातु श्रृंखला के रिडॉक्स या रेडॉक्स द्वारा नियंत्रित और ठीक-ठीक किया जा सकता है, जिससे आणविक रिओस्टेट, बदलना और ट्रांजिस्टर के निर्माण का रास्ता खुल जाता है। इन संभावनाओं का प्रदर्शन किया गया है:
- एकल-अणु ट्रांजिस्टर जिसमें ट्रिन्यूक्लियर डिपिरिडायलामिडो यौगिक Cu शामिल है3(डीपीए)4क्लोरीन2 और नी3(डीपीए)4क्लोरीन2 (dpa=2,2'-Dipyridylamine), एल्यूमीनियम क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर इलेक्ट्रोड के साथ ऑक्सीकृत सिलिकॉन सबस्ट्रेट्स पर निर्मित।[5]
- सोने की सतह से जुड़े पेंटा- और हेप्टाक्रोमियम ईएमएसी से बने स्टोकेस्टिक स्विच।[6]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ F. Albert Cotton, Carlos A. Murillo and Richard A. Walton (eds.), Multiple Bonds Between Metal Atoms, 3rd edition, Springer (2005).
- ↑ Hua, Shao-An; Liu, Isiah Po-Chun; Hasanov, Hasan; Huang, Gin-Chen; Ismayilov, Rayyat Huseyn; Chiu, Chien-Lan; Yeh, Chen-Yu; Lee, Gene-Hsiang; Peng, Shie-Ming (2010). "Probing the electronic communication of linear heptanickel and nonanickel string complexes by utilizing two redox-active [Ni2(napy)4]3+ moieties" (PDF). Dalton Transactions. 39 (16): 3890–6. doi:10.1039/b923125k. PMID 20372713.
- ↑ Two Linear Undecanickel Mixed-Valence Complexes: Increasing the Size and the Scope of the Electronic Properties of Nickel Metal Strings† Authors Rayyat H. Ismayilov, Wen-Zhen Wang, Gene-Hsiang Lee, Chen-Yu Yeh, Shao-An Hua, You Song, Marie-Madeleine Rohmer, Marc Bénard, Shie-Ming Peng .11 February 2011. DOI: 10.1002/anie.201006695
- ↑ D. A. Pantazis, J. E. McGrady (2006) “A three-state model for the polymorphism in linear tricobalt compounds”, J. Am. Chem. Soc., vol. 128, pp. 4128-4135. doi:10.1021/ja0581402.
- ↑ D.-H. Chae, J. F. Berry, S. Jung, F. A. Cotton, C. A. Murillo, Z. Yao (2006) “Vibrational Excitations in Single Trimetal-Molecule Transistors”, Nano Letters, vol. 6, pp. 165-168. doi:10.1021/nl0519027.
- ↑ I-W. P. Chen, M.-D. Fu, W.-H. Tseng, J.-Y. Yu, S.-H. Wu, C.-J. Ku, C.-h. Chen, S.-M. Peng (2006) “Conductance and Stochastic Switching of Ligand-Supported Linear Chains of Metal Atoms”, Angew. Chem. Int. Ed., vol. 45, pp. 5814-5818. doi:10.1002/anie.200600800.
