molekyylijoukkoja

Molekyylijoukkoja, eli klustereita, ovat pienestä määrästä molekyylejä koostuvia yhteenliittymiä, joita sitovat keskenään vuorovaikutukset. Klusterin koostumus voi olla homoklusteri (samojen molekyylien) tai heteroklusteri (eri molekyylien), ja ne voivat olla neutraaleja tai varautuneita, jolloin muodostuu ionisia klustereita. Koko n voi vaihdella muutamasta kaksikymmentästä useisiin satoihin tai tuhansiin molekyyleihin.

Ne muodostuvat sekä kaasussa että liuoksissa. Gas-phase klusterit voivat kehittyä jäähdytyksen ja molekyylien koalesoitumisen seurauksena, kun taas liuoksissa klusterit syntyvät solvatumisen ja konsentraation kautta. Klusterit voivat olla homoklusteri tai heteroklusteri sekä neutraaleja että ionisia klustereita.

Ominaisuudet ja tutkimusmenetelmät: Klusterit omaavat kvantittuneita energiatiloja erityisesti pienissä koossa, ja niiden rakenne määräytyy tyypillisesti sidosverkkojen mukaan, esimerkiksi vety­sidosverkkoina veden klustereissa. Tutkimuksessa käytetään Massaspektrometriaa, IR-spektroskopiaa, UV-photoelectron – spektroskopiaa sekä cryo-ionikammioita, ja niiden rakenteita sekä energiatiloja selvitetään myös laskennallisesti ab initio -menetelmillä, DFT:llä ja molekulaarisella dynamiikalla.

Merkitys: Molekyylijoukkojen tutkimus auttaa ymmärtämään nucleation-prosesseja, ilmakehän reaktioita sekä nanopartikkelien muodostumista ja katalysaattoreita koskevia ilmiöitä. Esimerkkeinä ovat veden klusterit (H2O)n sekä eri ionien tai molekyylien ympäröimät solvatoidut klusterit.