Endohedral Stannaspherenes M@Sn₁₂⁻: A Rich Class of Stable Molecular Cage Clusters

Abstract

Metall im Metallkäfig: Experimente und Rechnungen belegen, dass der ikosaedrische Sn122−‐Käfig mit Atomen aller Übergangsmetalle und f‐Elemente stabile endohedrale Cluster bildet (siehe Bild). Die Cluster sind perfekt oder pseudo‐ikosaedrisch, und das Metallatom induziert nur eine sehr kleine Verzerrung des Stannaspheren‐Käfigs. Diese endohedralen Stannaspherene können als „Überatome“ gesehen werden, die für Materialien mit einstellbaren magnetischen, elektronischen und chemischen Eigenschaften interessant sind.

[Co@Ge10]3−: An Intermetalloid Cluster with Archimedean Pentagonal Prismatic Structure

“…On the other hand, many other main-group metal clusters containing d-or f-block metals have been observed in gas-phase experiments. [18] Various theoretical studies confirm that those clusters are stable with endohedral atoms. [19][20][21] With respect to the title compound, it is of particular interest that a high abundance of [CoGe 10 ]…”

Zintl‐Ionen, Käfigverbindungen und intermetalloide Cluster der Elemente der 14. und 15. Gruppe

“…Die höchsten besetzten MOs der [E n ] 2− ‐Cluster weisen dagegen lone‐pair‐Charakter auf. Das HOMO von [B 12 H 12 ] 2− ist der oberflächenbindende g u ‐Satz,99, 307 und das HOMO der [E 12 ] 2− ‐Anionen ist der h g ‐Satz (E=Si,307 Ge,308 Sn99, 309) oder der t 1u ‐Satz (E=Pb100, 300, 310) mit lone‐pair‐Charakter.…”

“…DFT‐Rechnungen wurden auch für die d‐Block‐Metall‐zentrierten Cluster [Cu@Sn 12 ] − 309 und [Ir@Sn 12 ] 3− 219 durchgeführt. Abgesehen vom Einschub eines MO‐Satzes mit h g ‐Symmetrie für die 3d‐Schale des Cu‐Atoms stimmt die energetische Abfolge der MOs von [Cu@Sn 12 ] − mit derjenigen der entsprechenden Orbitale von [Sn 12 ] 2− überein.…”

“…[Cu@Sn 12 ] − und [Au@Sn 12 ] − 309 wurden mittels Gasphasen‐Experimenten charakterisiert, und Berechnungen haben die Übergangsmetall‐zentrierte ikosaedrische Struktur als globales Minimum für [Cu@Sn 12 ] − bestätigt. In beiden Fällen stimmen simulierte Photoelektronenspektren, die auf Berechnungen unter Berücksichtigung der Spin‐Bahn‐Kopplung basieren, gut mit den experimentellen Daten überein.…”

[Cu@Sn9]3− and [Cu@Pb9]3−: Intermetalloid Clusters with Endohedral Cu Atoms in Spherical Environments

“…[5] The stability and structure of other clusters, such as the binary ions [M@Sn 12 ] À for a series of transition metals (M), have been anticipated by gas-phase experiments and theoretical calculations. [6] The results led to the idea that-in contrast to fullerenes-larger polyhedral cages might exist for the heavier homologues of Group 14 elements only with endohedral atoms. Clusters with less than ten atoms are less capable of encapsulating a transition-metal atom.…”