Поликатионы висмута - Bismuth polycations

Структура Bi82+ кластер в [Bi8] (GaCl4)2. Длина связи Bi-Bi составляет 3,07 Å.[1]

Поликатионы висмута находятся многоатомные ионы формулы BiИксп +. Первоначально они наблюдались в растворах металлического висмута в расплаве. хлорид висмута.[2] С тех пор было обнаружено, что эти кластеры присутствуют в твердом состоянии, особенно в солях, где тетрахлорид германия или же тетрахлоралюминат служат в качестве противоанионов, но также и в аморфных фазах, таких как очки и гели.[3][4][5][6][7] Висмут наделяет материалы множеством интересных оптических свойств, которые можно регулировать, меняя поддерживающий материал.[8][9][10][11] Структуры, о которых обычно сообщают, включают тригонально-бипирамидный Би3+
5 кластер, восьмигранный Би2+
6 кластер, квадратный антипризматический Би2+
8 кластер, а трехшарошечная тригональная призматическая Би5+
9 кластер.

Известные материалы

Кристаллический

Металлические комплексы

  • [CuBi8] [AlCl4]3[12]
  • [Ru (Bi8)2]6+[13]
  • [RU2Би14Br4] [AlCl4]4[13]

Структура и склеивание

Поликатионы висмута образуются, несмотря на то, что они обладают меньшим количеством валентных электронов, чем казалось бы необходимым для количества сигма-облигации. Форма этих кластеров обычно определяется Правила Уэйда, основанные на трактовке электронной структуры как делокализованной молекулярные орбитали. Склеивание также можно описать с помощью трехцентровые двухэлектронные связи в некоторых случаях, например Би3+
5 кластеры: кластеры висмута действуют как лиганды для меди[14] и рутений[15] ионы. Такое поведение возможно из-за в остальном довольно инертных неподеленных пар на каждом из висмута, которые возникают в основном из s-орбиталей, оставшихся вне связи Bi-Bi.

Изоповерхность 0,60 СНЧ Би2+
8 кластер. Локализации вокруг ядер розовые, а неподеленные пары - фиолетовые.

Оптические свойства

Разнообразие электронодефицитных сигма-ароматических кластеров, образованных висмутом, обуславливает широкий диапазон спектроскопических свойств. Особый интерес представляют системы, способные к низкоэнергетическим электронным переходам, поскольку они продемонстрировали потенциал в качестве излучателей света в ближней инфракрасной области. Это тенденция электронодефицитного висмута к образованию сигма-делокализованных кластеров с небольшими HOMO / LUMO промежутки, которые вызывают излучение в ближнем инфракрасном диапазоне. Это свойство делает эти виды потенциально ценными для области оптическая томография в ближнем инфракрасном диапазоне, который использует Окно ближнего инфракрасного диапазона в биологической ткани.[11]

Рекомендации

  1. ^ а б c Линдсьо, Андреас Фишер, Мартин; Клоо, Ларс (01.02.2005). «Усовершенствования и понимание процесса выделения поликатионов висмута из раствора бензола - определение монокристаллической структуры Bi8[GaCl4]2 и Би5[GaCl4]3". Европейский журнал неорганической химии. 2005 (4): 670–675. Дои:10.1002 / ejic.200400466. ISSN  1099-0682.
  2. ^ День, Грэм; Глейзер, Райнер; Шимомура, Нориюки; Такамуку, Ацуши; Итикава, Кадзухико (17 марта 2000 г.). "Электронные возбуждения в гомополатомных катионах висмута: спектроскопические измерения в расплавленных солях и ab initio исследование CI-Singles". Химия - Европейский журнал. 6 (6): 1078–1086. Дои:10.1002 / (sici) 1521-3765 (20000317) 6: 6 <1078 :: aid-chem1078> 3.0.co; 2-r. ISSN  1521-3765.
  3. ^ Фудзимото, Ясуси; Накацука, Масахиро (март 2001 г.). «Инфракрасная люминесценция из кварцевого стекла, легированного висмутом».. Японский журнал прикладной физики. 40 (Часть 2, № 3Б): L279 – L281. Bibcode:2001JaJAP..40L.279F. Дои:10.1143 / jjap.40.l279. ISSN  1347-4065.
  4. ^ Дианов, Евгений М; Двойрин, В В; Машинский, В М; Умников А А; Яшков М В; Гурьянов А Н (2005). «Непрерывный висмутовый волоконный лазер». Квантовая электроника. 35 (12): 1083–1084. Bibcode:2005QuEle..35.1083D. Дои:10.1070 / qe2005v035n12abeh013092.
  5. ^ Чжоу, Шифэн; Цзян, Нан; Чжу, Бин; Ян, Хучэн; Йе, Сонг; Лакшминараяна, Гандхам; Хао, Цзяньхуа; Цю, Цзяньжун (2008-05-09). «Многофункциональное легированное висмутом нанопористое кварцевое стекло: от источников сине-зеленого, оранжевого, красного и белого света до сверхширокополосных инфракрасных усилителей». Современные функциональные материалы. 18 (9): 1407–1413. Дои:10.1002 / adfm.200701290. HDL:10397/21390. ISSN  1616-3028.
  6. ^ Раздобреев, Игорь; Хамзауи, Хишам Эль; Бауманс, Жеро; Буазауи, Мохамед; Арион, Владимир Б. (01.02.2012). «Фотолюминесценция заготовки золь-гель кремнеземного волокна, легированного висмутсодержащим гетеротроядерным комплексом». Оптические материалы Экспресс. 2 (2): 205–213. Дои:10.1364 / оме.2.000205. ISSN  2159-3930.
  7. ^ Сунь, Хун-Тао; Ян, Цзюньцзе; Фуджи, Минору; Сакка, Йошио; Чжу, Юйфан; Асахара, Такаяки; Сирахата, Наото; Ии, Масааки; Бай, Чжэньхуа (17 января 2011 г.). "Сильно флуоресцентные покрытые кремнеземом легированные висмутом алюмосиликатные наночастицы для биоимиджинга в ближнем инфракрасном диапазоне". Маленький. 7 (2): 199–203. Дои:10.1002 / smll.201001011. ISSN  1613-6829. PMID  21213381.
  8. ^ Цао, Ренпин; Пэн, Миньин; Чжэн, Цзяюй; Цю, Цзяньжун; Чжан, Циньюань (30.07.2012). "Сверхширокая ближняя и средняя инфракрасная люминесценция от клозо-дельтаэдрической Би3+
    5     кластер в Bi5(GaCl4)3". Оптика Экспресс. 20 (16): 18505–18514. Bibcode:2012OExpr..2018505C. Дои:10.1364 / oe.20.018505. ISSN  1094-4087. PMID  23038400.
  9. ^ Сунь, Хун-Тао; Сюй, Бэйбэй; Ёнэдзава, Тецу; Сакка, Йошио; Сирахата, Наото; Фуджи, Минору; Цю, Цзяньжун; Гао, Хун (28 августа 2012 г.). «Фотолюминесценция от Bi5(GaCl4)3 молекулярный кристалл ». Dalton Transactions. 41 (36): 11055–61. arXiv:1205.6889. Дои:10.1039 / c2dt31167d. ISSN  1477-9234. PMID  22864825.
  10. ^ а б c Сунь, Хун-Тао; Сакка, Йошио; Сирахата, Наото; Гао, Хун; Ёнэдзава, Тецу (06.06.2012). «Экспериментальные и теоретические исследования фотолюминесценции от Би2+
    8     и Би3+
    5     стабилизированный [AlCl4]− в молекулярных кристаллах ». Журнал химии материалов. 22 (25): 12837. arXiv:1202.5395. Дои:10.1039 / c2jm30251a. ISSN  1364-5501.
  11. ^ а б Сунь, Хун-Тао; Чжоу, Цзяцзя; Цю, Цзяньжун (2014). «Последние достижения в области фотонных материалов, активируемых висмутом». Прогресс в материаловедении. 64: 1–72. Дои:10.1016 / j.pmatsci.2014.02.002.
  12. ^ Kou, C.Y .; Zhuang, L .; Wang, G.Q .; Cui, H .; Yuan, H.K .; Tian, ​​C.L .; Wang, J. Z .; Чен, Х. (27.10.2015). "[TM13@Bi20]− кластеры в структуре икосаэдрической матрешки из трех оболочек: будучи суператомами ». RSC Advances. 5 (112): 92134–92143. Дои:10.1039 / c5ra19194g. ISSN  2046-2069.
  13. ^ а б Groh, Matthias F .; Исаева, Анна; Фрей, Кристоф; Рак, Майкл (01.11.2013). "[Ru (Bi8)2]6+ - Кластер в сильно неупорядоченной кристаллической структуре - ключ к пониманию координационной химии поликатионов висмута ». Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 639 (14): 2401–2405. Дои:10.1002 / zaac.201300377. ISSN  1521-3749.
  14. ^ Knies, Максимилиан; Кайзер, Мартин; Исаева, Анна; Мюллер, Ульрике; Дерт, Томас; Рак, Майкл (2018). "Катион интерметаллоидного кластера (CuBi8)3+". Химия - Европейский журнал. 24 (1): 127–132. Дои:10.1002 / chem.201703916. ISSN  1521-3765. PMID  28977714.
  15. ^ Groh, Matthias F .; Исаева, Анна; Фрей, Кристоф; Рак, Майкл (01.11.2013). "[Ru (Bi8)2]6+ - Кластер в сильно неупорядоченной кристаллической структуре - ключ к пониманию координационной химии поликатионов висмута ». Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 639 (14): 2401–2405. Дои:10.1002 / zaac.201300377. ISSN  1521-3749.