I ricercatori hanno utilizzato Au20, nanoparticelle d'oro a struttura tetraedrica, per mostrare che la fluorescenza nei cluster d'oro protetti da ligando è una proprietà intrinseca delle stesse nanoparticelle d'oro. Credito:Brune
Con le loro notevoli proprietà elettriche e ottiche, insieme alla biocompatibilità, fotostabilità e stabilità chimica, i nanocluster d'oro stanno prendendo piede in una serie di aree di ricerca, in particolare nel biorilevamento e nella bioetichettatura.
Questi nanocluster d'oro sono protetti chimicamente da ligandi, che guidano anche il legame con le molecole bersaglio biologiche. C'è ancora molto che i ricercatori non sanno sulle proprietà luminescenti dei nanocluster d'oro protetti da ligando, compresa l'origine della loro fluorescenza.
Un team di ricerca internazionale dalla Svizzera, Italia, gli Stati Uniti e la Germania hanno ora dimostrato che la fluorescenza è una proprietà intrinseca delle stesse nanoparticelle d'oro. I ricercatori hanno utilizzato Au20, nanoparticelle d'oro a struttura tetraedrica. I loro risultati sono stati riportati questa settimana nel Giornale di Fisica Chimica , da AIP Publishing.
"Vi presentiamo il primo assorbimento ottico, spettri di eccitazione e fluorescenza di Au20 nudo, " disse Harald Brune, capo dell'Istituto di Fisica presso l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Svizzera e corrispondente autore dell'articolo. "I nostri risultati suggeriscono fortemente che il nucleo metallico nei cluster protetti da ligando utilizzati per il biorilevamento e la bioetichettatura è all'origine della loro fluorescenza".
I ricercatori hanno creato un fascio di cluster Au20 nudi combinando una sorgente di aggregazione di cluster con un'ottica ionica progettata su misura e un processo di selezione della massa. È difficile sondare le proprietà ottiche di questi cluster in fase gassosa, visto lo scarso rapporto segnale-rumore. Per affrontare questo problema, i ricercatori li hanno incorporati in una solida matrice di neon. Ciò è stato ottenuto depositando il fascio di cluster con un gas di fondo al neon che si è condensato su una superficie fredda mantenuta a 6 kelvin (circa -267 gradi Celsius) mentre gli ammassi stavano atterrando lì.
I ricercatori hanno scoperto che l'eccitazione all'interno dell'intera gamma UV-visibile porta a una fluorescenza intensa e nitida a una lunghezza d'onda di 739,2 nm (1,68 eV). Credito:Brune
Neon, un gas nobile, fornisce un mezzo di interazione debole. Come mostrano i calcoli dei primi principi che accompagnano l'esperimento, nel neon le proprietà intrinseche strutturali e dei cluster ottici sono preservate.
"Perciò, i risultati sperimentali presentati sono la migliore approssimazione possibile alle proprietà ottiche dei cluster Au20 liberi, " disse Brunetta.
I dati di assorbimento Au20 sono stati ottenuti sottraendo uno spettro di riferimento della matrice Ne da una delle matrici Au20/Ne. Gli spettri di fluorescenza sono stati prodotti mediante eccitazione laser. I ricercatori hanno scoperto che l'eccitazione all'interno dell'intera gamma UV-visibile porta a una fluorescenza intensa e nitida a una lunghezza d'onda di 739,2 nanometri.
" sono Au20 fortemente fluorescenti, rendendo molto probabile che l'origine della fluorescenza nei biomarcatori a base di Au provenga dal nucleo di Au stesso piuttosto che dalla sua interazione con i ligandi organici, " disse Wolfgang Harbich, scienziato senior presso l'EPFL e coautore del documento.
La scoperta potrebbe consentire la progettazione di nuovi biomarcatori a base d'oro, e l'esperimento serve come punto di riferimento per l'elaborato, calcoli della teoria del funzionale della densità dipendente dal tempo delle proprietà dei cluster ottici, un argomento che sta guadagnando interesse nei campi fondamentali della chimica e della fisica.
"L'accordo tra esperimento e teoria nel caso in esame di Au20 è incoraggiante, "Bruno ha detto, "e consentirà una comprensione più profonda della ricerca sui biomarcatori supportata dalla teoria".
