I ricercatori del Dipartimento di Chimica e Centro di Nanoscienze dell'Università di Jyvaskyla (Finlandia) hanno risolto il problema strutturale, proprietà elettroniche e ottiche di un nanocluster d'oro chirale rimasto un mistero per dieci anni.
La struttura teorica è stata confermata tramite confronto con i risultati sperimentali ottenuti mediante diffrazione di raggi X da campioni di polvere del materiale a grappolo puro. Il lavoro teorico è stato svolto in collaborazione con i ricercatori della Kansas State University e la parte sperimentale presso l'Università di Hokkaido. Il team è supportato dall'Accademia di Finlandia e dal CSC, il Centro IT per la scienza.
La sintesi di cluster di oro protetti da organotiolati di dimensioni da 1 a 3 nm è ben nota dalla metà degli anni '90, ma la struttura atomica dettagliata degli ammassi più stabili è rimasta un mistero fino a tempi molto recenti. Nel 2007, la struttura del primo cluster che conteneva 102 atomi d'oro è stata risolta alla Stanford University utilizzando la cristallografia a raggi X a cristallo singolo. Il cluster ora risolto ha esattamente 38 atomi d'oro e 24 molecole di organotiolato che ricoprono la sua superficie ed è grande appena un nanometro (nanometro =un milionesimo di millimetro). La forma della particella è prolata (sigaro), e 15 fuori se i suoi 38 atomi d'oro risiedono sullo strato superficiale protettivo legato chimicamente con le molecole di tiolato. Lo strato oro-tiolato ha una struttura chirale, che è responsabile delle proprietà chirali osservate. La struttura chirale ha due forme strutturali (enantiomeri), le cosiddette forme destrorse e mancine, in un modo paragonabile a una torsione in una molecola di DNA oa una torsione nella struttura della scala di un condominio.
La chiralità è una proprietà strutturale molto comune delle molecole in natura. La natura chirale degli ammassi d'oro influenza il modo in cui rispondono alla luce polarizzata circolarmente. Questo effetto è stato segnalato per la prima volta in esperimenti dal team del professor Robert L. Whetten al Georgia Institute of Technology (Atlanta, USA) esattamente dieci anni fa. "Abbiamo osservato che in particolare l'ammasso di 38 atomi (per il quale non erano disponibili informazioni strutturali) è molto sensibile alla polarizzazione della luce, e la struttura ora risolta spiega finalmente le nostre osservazioni, " commenta il professor Whetten. In futuro, i nanocluster di oro chirale potrebbero essere usati come biocompatibili, sensori enantioselettivi, vettori o catalizzatori di farmaci.
