Ricercatori dell'Università di Jyväskylä, Finlandia, e la Colorado State University, STATI UNITI D'AMERICA, hanno per la prima volta determinato il comportamento dinamico dello strato di legante di un nanocluster d'oro solubile in acqua in soluzione. La svolta apre la strada a strategie controllabili per la funzionalizzazione di nanoparticelle legate per applicazioni. Il lavoro presso l'Università di Jyväskylä è stato sostenuto dall'Accademia di Finlandia. La ricerca è stata pubblicata su Comunicazioni sulla natura il 21 gennaio 2016.

Le particelle d'oro su scala nanometrica sono studiate intensamente per applicazioni come catalizzatori, sensori, dispositivi di somministrazione di farmaci e agenti di contrasto biologici e come componenti in fotonica ed elettronica molecolare. Le particelle più piccole hanno nuclei metallici di soli 1-2 nm con poche decine o un paio di centinaia di atomi d'oro. I loro nuclei metallici sono ricoperti da uno strato di legante organico stabilizzante. Le formule molecolari e la struttura atomica allo stato solido di molti di questi composti, chiamati "gruppi", sono stati risolti negli ultimi anni. Ancora, è una sfida considerevole capire la loro struttura su scala atomica e il comportamento dinamico nella fase di soluzione. Si tratta di informazioni cruciali che possono aiutare i ricercatori a capire come i nanocluster interagiscono con l'ambiente.

I ricercatori hanno studiato un nanocluster molecolarmente preciso identificato in precedenza che ha 102 atomi d'oro e 44 ligandi tiolici (Figura 1, Giusto). La struttura allo stato solido di questo cluster è stata risolta da esperimenti di diffrazione dei raggi X su cristallo singolo nel 2007. Il guscio del ligando ha una bassa simmetria e produce un gran numero di segnali nella misurazione convenzionale proton-NMR (Figura 1, sinistra). I ricercatori hanno ottenuto un'assegnazione completa di tutti i segnali a specifici ligandi tiolici utilizzando una combinazione di esperimenti correlati di risonanza magnetica nucleare (NMR), calcoli della teoria del funzionale della densità e simulazioni di dinamica molecolare.

I ricercatori finlandesi di Jyväskylä hanno già utilizzato questo specifico materiale a grappolo, ad esempio, per studi strutturali di enterovirus.

"Ora che sappiamo esattamente quale ligando produce quale segnale NMR, possiamo procedere con studi precisi su come questo nanocluster interagisce con l'ambiente chimico e biologico in fase acquosa. Ciò offre un potenziale senza precedenti per comprendere e controllare le interfacce inorganico-organiche rilevanti per i materiali ibridi inorganici-biologici, " afferma il professor Hannu Häkkinen dell'Accademia del Centro di nanoscienze dell'Università di Jyväskylä. Häkkinen ha coordinato il lavoro del team finlandese-americano.