Nanoparticelle di metalli nobili, come oro e argento, sono ben noti nel campo della ricerca della catalisi e delle applicazioni biomediche. Per esempio, le nanoparticelle di oro e argento possono essere buoni catalizzatori per varie trasformazioni chimiche, come l'idrogenazione e l'ossidazione. Possono essere utilizzati anche per il bioimaging, e come vettori di farmaci e radiosensibilizzatori nella terapia del cancro grazie alle loro proprietà ottiche e biocompatibilità. Le nanoparticelle d'argento sono state ampiamente studiate e utilizzate in prodotti commerciali per la loro attività antimicrobica nei confronti di un ampio spettro di microrganismi.

Hanno alcune limitazioni, anche se. Una migliore comprensione su scala molecolare del loro comportamento è difficile a causa delle loro dimensioni variabili nella fase dispersa. Grazie al progresso delle nanoscienze e delle nanotecnologie, sono stati prodotti vari nuovi nanomateriali con interessanti proprietà fisico-chimiche che avvantaggiano una miriade di applicazioni. Ciò include nanocluster metallici ultrapiccoli (dimensioni <2nm), che si può ottenere con elevata uniformità di granulometria nella fase dispersa, elevata precisione atomica e struttura molecolare coerente. Sono stati prodotti vari nanocluster d'oro, cristallizzato e caratterizzato. Uno dei più studiati sono i nanocluster d'oro protetti da tiolati atomicamente precisi. Sono stati segnalati diversi nanocluster d'oro. Tra questi Au . tiolato-protetto ₂₅ SR ₁₈ Le NC sono le più studiate. La comprensione molecolare di Au ₂₅ SR ₁₈ NC è stato ben stabilito utilizzando la cristallografia a raggi X, spettroscopia di ionizzazione elettrospray, analisi di dinamica molecolare e teoria del funzionale della densità.

Generalmente, le proprietà fisico-chimiche dei nanocluster d'oro sono diverse dalle loro controparti di nanoparticelle a causa delle loro dimensioni ultraridotte ( <2 nm e <150 atomi d'oro), rendendoli più reattivi, avente un più alto rapporto tra superficie e volume e una maggiore utilizzazione atomica. Ciò significa che l'atomo d'oro più può essere utilizzato in modo efficiente. La dimensione ultrapiccola contribuisce anche agli effetti di confinamento quantistico. A differenza delle nanoparticelle di oro plasmonico, che hanno livelli energetici continui o semicontinui, i nanocluster d'oro hanno una struttura elettronica discreta distintiva e proprietà simili a quelle molecolari, come fotoluminescenza potenziata, magnetismo intrinseco, chiralità intrinseca e comportamento redox discreto. Anche, le proprietà fisico-chimiche dei nanocluster d'oro sono più dipendenti dalle dimensioni e dall'atomo rispetto alle nanoparticelle d'oro, che hanno carattere collettivo. Perciò, queste proprietà possono essere notevolmente modificate dal legante e dall'ingegneria dei metalli. Esempi di ingegneria dei ligandi includono la variazione del numero e della composizione dei ligandi, e modificando i tipi di ligandi, lunghezza e gruppi funzionali. L'ingegneria dei metalli può comportare la variazione del numero e della composizione del metallo. Queste strategie sono utili per la progettazione di nanocluster d'oro protetti da ligando.

Il ricercatore IIUM Dr. Ricca Rahman Nasaruddin ha lavorato su Au ₂₅ SR ₁₈ NC per la catalisi sin dal suo studio di dottorato e ha stabilito una comprensione molecolare dei ruoli dei ligandi nell'accessibilità catalitica, attività, via di reazione e meccanismo di reazione. Attualmente, lei ei suoi colleghi stanno lavorando per migliorare la stabilità dei catalizzatori di nanocluster metallici immobilizzandoli su diversi materiali di supporto che possono essere ottenuti da rifiuti agricoli e di produzione. Per esempio, i nanocluster d'oro immobilizzati su chitina estratta dai rifiuti di gusci di gambero hanno migliorato la riciclabilità dei catalizzatori dei nanocluster d'oro nell'idrogenazione del 4-nitrofenolo in soluzione rispetto ai nanocluster d'oro liberi, che non possono essere recuperati dopo la reazione catalitica.

"I nanocluster oro-argento in lega hanno attività antimicrobiche migliori rispetto ai nanocluster oro e argento singoli, " dice la dottoressa Ricca Rahman Nasaruddin.

Stanno anche lavorando alla produzione di nanocluster in lega oro-argento protetti da glutatione per applicazioni antimicrobiche. Questi nuovi nanomateriali in lega possono essere ulteriormente utilizzati in varie applicazioni a base di antimicrobici come medicazioni per ferite e disinfettanti. Inoltre, i nanocluster in lega oro-argento mostrano anche proprietà fotoluminescenti che possono essere ulteriormente studiate per applicazioni teranostiche. Il team di ricerca di Nasaruddin sta anche studiando il potenziale dei nanocluster d'oro nello sviluppo della diagnostica e dei nanocosmetici.