Chimica dei ligandi:separazione di fase come equilibrio tra entalpia ed entropia di impaccamento del ligando, ed entropia conformazionale. Credito:Organizzazione australiana per la scienza e la tecnologia nucleare (ANSTO)
Un'ampia collaborazione guidata da scienziati dell'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Svizzera ha utilizzato un nuovo e potente approccio per superare l'impegnativo compito di caratterizzare la struttura delle molecole organiche autoassemblanti sulla superficie delle nanoparticelle.
Le nanoparticelle autoassemblate protette da un monostrato sono sempre più utilizzate in elettronica, consegna farmaci, dispositivi di catalisi e di rilevamento.
La composizione e la struttura dei ligandi che compongono lo strato del guscio è importante perché si pensa che determinino le proprietà delle nanoparticelle, come la chimica, comportamento biologico e interfacciale.
L'ottimizzazione delle molecole del ligando consente di realizzare nanoparticelle su misura per applicazioni specifiche.
La ricerca svolta in collaborazione con l'Università di Trieste, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, , Istituto Paul Scherer, Centro Jülich per la scienza dei neutroni, Istituto Adolphe Merkle, e European Molecular Biology Laboratory è stato pubblicato oggi su Nature Communications.
L'autore principale Zhi Luo è uno studente di dottorato nel Laboratorio di nanomateriali e interfacce supramolecolari dell'EPFL sotto la guida del prof. Francesco Stellaci.
La deuterazione chimica presso la National Deuteration Facility (NDF) dell'ANSTO è stata combinata per la prima volta con lo scattering di neutroni a piccolo angolo (SANS) e le simulazioni molecolari per creare modelli tridimensionali delle nanoparticelle tra cui oro, argento e rame.
Lo studio mostra che la descrizione quantitativa della morfologia dell'autoassemblaggio su nanoparticelle può essere ottenuta utilizzando lo scattering di neutroni a piccolo angolo (SANS) e molecole organiche deuterate.
Questo approccio è in grado di distinguere strutture molto simili e la metodologia utilizzata è versatile per nanoparticelle con diversi tipi di elementi centrali e chimica del ligando.
Credito:Organizzazione australiana per la scienza e la tecnologia nucleare (ANSTO)
I dottori Tamim Darwish e Anwen Krause-Heuer (nella foto in basso a destra), che ha deuterato un certo numero di ligandi per questo studio, erano tra gli autori del saggio.
Sebbene SANS fosse stata utilizzata come tecnica per studiare la densità e lo spessore del guscio del ligando, si crede che sia la prima volta che la deuterazione, una tecnica di caratterizzazione molto utile, è stato combinato con SANS per decifrare la complessa morfologia e le scale di lunghezza dei ligandi sulle nanoparticelle.
Gli autori riferiscono che la precisione e la natura qualitativa dell'approccio supera altri metodi.
Una tecnica, noto come corrispondenza di contrasto, consente di sondare parti specifiche di un sistema utilizzando neutroni diffusi.
"Si possono rendere visibili o invisibili diverse parti della molecola a seconda della presenza di idrogeno o deuterio, " disse Darwish.
Indagini preliminari utilizzando SANS sono state intraprese sullo strumento Quokka dall'autore principale, Zhi Luo presso l'Australian Centre for Neutron Scattering.
È importante sottolineare che la deuterazione sembrava avere un effetto minimo sulla dimensione e sulla composizione delle nanoparticelle.
Mentre l'indagine è stata intrapresa sull'oro, nanoparticelle di argento e rame, gli autori suggeriscono che può essere utilizzato più in generale per caratterizzare nanoparticelle con diverse morfologie, elementi di base e chimica del ligando.
Gli autori riferiscono che le caratteristiche di chiazze, Janus a complicate strutture a strisce irregolari possono essere distinte quantitativamente con un'elevata sensibilità, e si ritiene che questa tecnica potrebbe diventare uno strumento generale nella ricerca sulle nanoparticelle.
