Les agrupacions d’àtoms reben el nom de clústers i representen una situació intermèdia entre l'àtom i els cristalls. De fet, en funció de la seva grandària i la seva estructura molecular i electrònica, els clústers presenten característiques més properes o allunyades de cadascuna d’aquestes formes límit de la matèria. Les agrupacions d’àtoms poden ser potencialment útils com a eficientíssims catalitzadors específics, per a medicaments, i per a materials amb noves propietats que encara no podem ni imaginar.

Els dispositius electrònics, cada vegada més petits, impulsen els clústers cap a una escala nanomètrica i molecular. En aquest sentit, els clústers de silici poden ser molt importants en el desenvolupament de la indústria electrònica. Altres clústers poden tenir, en el futur, importants propietats catalítiques o magnètiques.

Projecte CANIOC
Un grup de químics de la Universitat de Girona (UdG) han iniciat un estudi teòric molt concret a l’entorn dels clústers d’àtoms. Pel seu interès, la Unió Europea finança aquesta recerca –que es desplegarà al llarg de quatre anys– amb un pressupost 90.000 euros. El projecte CANIOC, acrònim de Chemical Bonding and Aromacity in Novel Inorganic and Organometallic Clusters, està encapçalat pel Dr. Miquel Solà.

El projecte es desenvoluparà en el si del Grup de Recerca en Modelatge Molecular i Metodologia Mecanoquàntica. CANIOC és un projecte col·laboratiu que es realitzarà conjuntament amb la Universitat de Guajanuto (Mèxic) i la Universitat Lliure d’Amsterdam (Països Baixos). La durada del projecte CANIOC serà de quatre anys i, en total, el projecte compta amb 90.000 euros.

El clúster metàl·lic més estudiat juntament amb
els orbitals que li confereixen aromacitat

Àtoms inusualment estables
Recentment, aquest equip d’investigadors ha estudiat l’existència de diferents clústers metàl·lics i semimetàl·lics. L'estabilitat inusual de totes aquestes agrupacions d’àtoms prové del seu caràcter aromàtic. De fet, l'aromaticitat és una propietat clau d'aquests compostos, ja que n’explica l’estabilitat i la reactivitat.

En comparació amb les molècules aromàtiques orgàniques clàssiques, que només posseeixen electrons p deslocalitzats, l’aromaticitat en els clústers inorgànics és més complexa. Aquests compostos tenen deslocalització electrònica s, p i d (o fins i tot f), fet que dóna lloc al que es coneix com a aromaticitat múltiple. Aquests clústers metàl·lics i semimetàl·lics aromàtics representen una de les noves fronteres de la química (la primera d'aquestes agrupacions va ser descoberta el 2001).

A on es vol arribar?
S'espera que la comprensió de l'origen de l'aromaticitat d'aquests sistemes ajudarà a esbrinar els factors que governen els patrons estructurals i l'estabilitat en els sòlids. A més, d’aquests nous materials se n'esperen resultats interessants, com ara la producció de nanodispositius amb propietats òptiques no lineals intenses, amb alta potència i eficiència catalítica, o amb utilitat com a possibles fàrmacs. En aquest sentit, el seu estudi teòric pot aportar dades claus que permetin avançar en el disseny de nous nanomaterials basats en aquest tipus de sistemes.

Alguns clústers analitzats en aquest projecte.