Negli ultimi anni, i nanocluster metallici ultrapiccoli hanno consentito progressi in campi che vanno dal bioimaging e dal biosensing alla bioterapia, grazie alle loro proprietà di tipo molecolare uniche.
In uno studio pubblicato sulla rivista Polyoxometalates , un gruppo di ricerca dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Qingdao ha proposto un progetto per sintetizzare nanocluster di leghe atomicamente precise e solubili in acqua.
"La novità di questo studio sta in una nuova strategia per la sintesi di nanocluster di leghe solubili in acqua e in un ulteriore contributo alla comprensione fondamentale del meccanismo di lega dei nanocluster metallici", ha affermato l'autore dello studio Xun Yuan dell'Università di Scienza e Tecnologia di Qingdao.
"L'obiettivo finale è sviluppare nanocluster di leghe come una nuova nanomedicina", ha affermato Yuan.
I nanocluster sono costituiti da poche o decine di atomi e la dimensione dei loro nuclei è solitamente inferiore a 2 nanometri (nm). Poiché la dimensione ultra piccola dei cluster è vicina alla lunghezza d'onda di Fermi degli elettroni, la banda continua diventa discontinua e diventa simile a una molecola con livelli energetici discreti. Di conseguenza, i nanocluster presentano caratteristiche ottiche ed elettroniche uniche.
Studi recenti hanno dimostrato come i nanocluster di leghe, sintetizzati combinando due o più metalli diversi in una struttura di nanocluster monometallici, possano generare nuove strutture geometriche e funzionalità aggiuntive. I ricercatori possono "sintonizzare" le proprietà fisiche e chimiche (ad esempio ottiche, catalitiche e magnetiche) dei nanocluster metallici. Inoltre, i nanocluster di leghe spesso mostrano proprietà sinergiche o nuove che vanno oltre quelle dei nanocluster monometallici.
Il crescente interesse per le potenziali opportunità ha stimolato la recente attività per sviluppare nuovi metodi per sintetizzare nanocluster di leghe. Tuttavia, secondo Yuan, mentre le correlazioni tra le dimensioni, la morfologia e la composizione dei nanocluster di lega e le loro proprietà fisico-chimiche sono state ben dimostrate, le questioni relative ai processi di doping e alle risposte dinamiche non sono ben comprese.
"Questi problemi irrisolti sono principalmente dovuti alle limitazioni tecniche nella caratterizzazione della distribuzione degli atomi di lega a livello atomico, in particolare nel monitoraggio in tempo reale del movimento dinamico degli eteroatomi nelle nanoparticelle di lega durante le reazioni", ha affermato Yuan.
Inoltre, la maggior parte di questi metodi sono stati sfruttati per nanocluster di leghe idrofobiche, il che potrebbe precludere la sintesi di nanocluster di leghe idrosolubili. Data l'ampia applicazione di nanocluster di leghe solubili in acqua nella biomedicina e nella protezione ambientale, lo sviluppo di nuove strategie sintetiche per nanocluster di leghe solubili in acqua a livello atomico è significativamente importante.
Con questo obiettivo in mente, Yuan e collaboratori hanno scoperto che l'inseminazione di ioni argento (Ag) potrebbe innescare la trasformazione da nanocluster a base di oro (Au) in lega Au18-x Agx (GSH)14 nanocluster che può essere ulteriormente trasformato in Au26 a composizione fissa Ag(GSH)17 Classe2 nanocluster di ioni oro (Au), con GSH che denota glutatione idrosolubile. Inoltre, la posizione del singolo atomo Ag di Au26 Ag(GSH)17 Classe2 sulla superficie potrebbero essere identificati nanocluster.
"I nostri risultati potrebbero ottenere la modulazione a livello atomico delle nanoparticelle metalliche e fornire una piattaforma per la produzione di nanomateriali funzionali in lega per applicazioni specifiche", ha affermato Yuan. "Inoltre, il meccanismo di lega acquisito può approfondire la comprensione delle proprietà-prestazioni dei nanomateriali in lega, contribuendo alla generazione di nuove conoscenze nei campi dei nanomateriali, della chimica e della scienza dei nanocluster."
Negli studi futuri, i ricercatori utilizzeranno questi nanocluster di leghe per applicazioni biomediche.
Ulteriori informazioni: Shuyu Qian et al, Lega indotta da ioni metallici e trasformazione dimensionale di nanocluster metallici idrosolubili, Poliossometallati (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140049
Fornito dalla Tsinghua University Press
