Nanogold è diverso dall'oro macroscopico. Il piccolo ammasso di atomi di 102 oro (a destra) si comporta come una molecola gigante, ma l'ammasso atomico di 144 oro leggermente più grande è come un metallo. L'immagine a destra è dal rif. 1.
Ricercatori del Nanoscience Center dell'Università di Jyväskylä, Finlandia, hanno dimostrato che cambiamenti drammatici nelle proprietà elettroniche di pezzi d'oro di dimensioni nanometriche si verificano in un intervallo di dimensioni ben definito. Si potrebbero usare piccoli nanocluster d'oro, ad esempio, nello stoccaggio a breve termine di energia o carica elettrica nel campo dell'elettronica molecolare. Finanziato dall'Accademia di Finlandia, i ricercatori hanno potuto ottenere nuove informazioni importanti, tra l'altro, nello sviluppo di bioimmagini e sensori basati su cluster metallici.
Due recenti articoli dei ricercatori di Jyväskylä dimostrano che le proprietà elettroniche di due nanocluster d'oro diversi ma ancora abbastanza simili possono essere drasticamente differenti. I cluster sono stati sintetizzati con metodi chimici che incorporano uno strato di ligando stabilizzante sulla loro superficie. I ricercatori hanno scoperto che il cluster più piccolo, con fino a 102 atomi d'oro, si comporta come una molecola gigante mentre quella più grande, con almeno 144 atomi d'oro, già si comporta, in linea di principio, come un macroscopico pezzo di metallo, ma in nanodimensioni.
Il comportamento fondamentalmente diverso di questi due nanocluster d'oro di dimensioni diverse è stato dimostrato puntando una luce laser su campioni di soluzione contenenti i cluster e monitorando come l'energia si dissipa dai cluster nel solvente circostante.
"Le molecole si comportano in modo drasticamente diverso dai metalli, " ha detto il professor Mika Pettersson, il ricercatore principale della squadra che conduce gli esperimenti. "L'energia aggiuntiva dalla luce, assorbito dagli ammassi metallici, si trasferisce nell'ambiente con estrema rapidità, in circa centomiliardesimo di secondo, mentre un cluster simile a una molecola è eccitato a uno stato energetico più elevato e dissipa l'energia nell'ambiente con una velocità almeno 100 volte più lenta. Questo è esattamente ciò che abbiamo visto:l'ammasso di atomi di 102 oro è una molecola gigante che mostra anche uno stato magnetico transitorio mentre l'ammasso di atomi di 144 oro è già un metallo. Siamo quindi riusciti a racchiudere una regione di dimensioni importanti in cui avviene questo cambiamento di comportamento fondamentalmente interessante".
"Questi risultati sperimentali si sposano molto bene con ciò che il nostro team ha visto dalle simulazioni computazionali su questi sistemi, " ha detto il professor Hannu Häkkinen, coautore degli studi e direttore scientifico del centro di nanoscienze. "Il mio team ha previsto questo tipo di comportamento nel 2008-2009, quando abbiamo visto grandi differenze nella struttura elettronica di questi nanocluster. È meraviglioso che esperimenti spettroscopici robusti abbiano ora dimostrato questi fenomeni. Infatti, il cluster di 144 atomi simile al metallo è ancora più interessante, poiché abbiamo appena pubblicato un documento teorico in cui abbiamo visto un grande miglioramento delle proprietà metalliche di pochi atomi di rame mescolati con oro."
