On a pu décrire le premier exemple d’application des clusters moléculaires hétérométalliques comme précurseurs moléculaires de catalyseurs hétérogènes bimétalliques entièrement originaux. Les particules métalliques obtenues par traitement thermique du cluster moléculaire supporté sur silice sont non seulement bimétalliques et hautement dispersées mais leur composition (rapport entre les 2 métaux) reflète celle du précurseur moléculaire. L’application des couples Pd/Mo et Pd/Fe à la synthèse catalytique des iso cyanates organiques est très connue (brevet).

A partir de certains de nos clusters Pd₂Cr₂, Pd₂Mo₂, Pd₂W₂ et Pt₂Cr₂, Pt₂Mo₂, Pt₂W₂, la société FORD MOTORS aux Etats-Unis a préparé des catalyseurs bimétalliques hautement dispersés pour pôts catalytiques. Une analyse des travaux réalisés au plan international sur l’utilisation des clusters hétérométalliques en catalyse homogène, supportée et hétérogène, montre la rapidité d’évolution du domaine. On travaille à l’élaboration de diverses stratégies pour ancrer des clusters moléculaires de manière covalente dans des matrices inorganiques afin de disposer d’outils appropriés en fonction du cluster moléculaire ou du matériau hôte que l’on souhaite utiliser. L’objectif est de réaliser un ancrage fort (par ligand assembleur pontant ou liaison covalente) entre les clusters moléculaires et le support afin d’éviter les problèmes de migration non contrôlée lors de leur conversion en nanoparticules métalliques. Dans ce cadre, on étudie actuellement la possibilité d’incorporer des clusters mixtes de manière covalente dans des gels de silice, via des ligands assembleurs fonctionnels, par une réaction de cocondensation entre des groupements trialcoxysilyles et Si(OEt)₄. Le premier représentant de cette nouvelle famille de molécules a pu être synthétisé dans laquelle l’effet stabilisant du ligand pontant, bien que lié aux métaux de manière dative et non pas covalente, assure un bon ancrage.

Une autre approche pour ancrer un cluster à la matrice, cette fois de manière covalente, est d’utiliser des ligands alcynes possédant un groupe -Si(OR)₃ terminal qui pourra être ensuite condensé avec Si(OEt)₄. Le cluster ci-dessous en donne un exemple.

A partir de là, l’étude de ces gels fonctionnalisés par des clusters s’oriente vers les propriétés moléculaires de clusters dans un confinement minéral ainsi que vers la formation par traitement thermique de particules métalliques hautement dispersées aux propriétés catalytiques ou physiques originales. Des résultats récents concernent la préparation et l’étude des propriétés magnétiques de nanoparticules métalliques obtenues à partir de clusters mixtes pour les propriétés physiques, ou incorporés dans des mésoporeux.
Le dessin ci-dessous représente les étapes d’ancrage d’un cluster au sein d’une telle membrane d’alumine. De manière analogue, des colloïdes d’or ont été fixés dans ces nanotubes. Cette ouverture sur les nanomatériaux est particulièrement fructueuse du fait de son caractère pluridisciplinaire. L’obtention de phosphures métalliques dans des conditions douces, sous forme nanométrique, ouvre des perspectives très intéressantes dans le domaine des propriétés physiques et de la catalyse hétérogène.

Citons également l’utilisation de clusters mixtes Fe/Mo/S à stœchiométrie intermétallique variable comme « single source precursors » pour l’obtention de dépôts sur silice ou verres de borosilicates. Des phases d’oxydes mixtes Fe₂Mo_xO_z (3 < x < 4) furent obtenues et analysées.

Dans ce domaine des clusters métalliques, on assiste à une dialectique constante entre méthodologies de synthèse, caractérisations spectroscopiques et structurales, réactivité et activité catalytique en phase homogène, et utilisation pour la préparation de nanomatériaux originaux dont les propriétés physiques (magnétiques, ...) ou catalytiques en phase hétérogène sont des plus prometteuses.