Negli ultimi anni, c’è stato un crescente interesse nell’utilizzo di nanocluster d’argento (Ag NC), particelle d’argento su scala nanometrica composte da decine a centinaia di atomi, in vari campi come la scienza dei materiali, la chimica e la biologia. Gli NC Ag hanno tipicamente dimensioni che vanno da 1 a 3 nm. Gli scienziati hanno compiuto progressi significativi nella creazione e nella manipolazione di Ag NC, portando allo sviluppo di materiali assemblati in cluster d'argento (SCAM).
Gli SCAM sono materiali che emettono luce costituiti da molti Ag NC interconnessi, uniti insieme da speciali molecole di collegamento organico chiamate "ligandi". Ciò che li rende speciali è la loro progettabilità strutturale a livello molecolare e le proprietà fotofisiche uniche. Tuttavia, il loro uso diffuso è stato limitato a causa della loro diversa architettura strutturale quando immersi in solventi diversi.
Per affrontare questo problema, un team di ricercatori dell'Università delle Scienze di Tokyo (TUS), guidato dal professor Yuichi Negishi e comprendente il professore assistente Saikat Das, ha recentemente sviluppato due nuovi SCAM luminescenti tridimensionali collegati (4.6) comprendenti un Ag 12 nucleo del cluster collegato da linker piridinici quadridentati:[Ag12 (S t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPEPE)6 ]n , indicato come TUS 1 e [Ag12 (S t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPVPE)6 ]n , indicato come TUS 2.
"Abbiamo sviluppato con successo due architetture argento connesse a cluster con una nuova struttura di collegamento, che può essere applicata al monitoraggio e alla valutazione ambientale", spiega il prof. Negishi. Questo studio è stato pubblicato sulla rivista Nanoscale .
I ricercatori hanno sintetizzato le SCAM utilizzando lo stesso semplice metodo di reazione con l'unica differenza che sono le molecole di collegamento. Hanno combinato [AgS t Bu]n e CF3 COOAg in una soluzione di acetonitrile ed etanolo. Le molecole di collegamento TPEPE =1,1,2,2-tetrakis(4-(piridin-4-iletinil)fenil)etene e TPVPE =1,1,2,2-tetrakis(4-((E )-2-(piridin-4il)vinil)fenil)etene sono stati sciolti in sostanze chimiche separate, vale a dire rispettivamente tetraidrofurano e diclorometano.
La soluzione metallica è stata quindi aggiunta alla soluzione della molecola legante e lasciata cristallizzare al buio. Dopo un giorno, si sono formati cristalli gialli vicino alla giunzione delle due soluzioni, a indicare la creazione degli SCAM.
Il team ha condotto vari test per esaminare la struttura delle truffe. Hanno scoperto che il TUS 1 aveva una struttura a forma di bastoncino, mentre il TUS 2 aveva una struttura a forma di blocco. Hanno anche testato la stabilità chimica dei materiali immergendoli in diversi solventi e hanno scoperto che la loro struttura cristallina rimaneva invariata, evidenziandone l'eccezionale stabilità.
Inoltre, grazie alle loro eccezionali proprietà di fluorescenza con una resa quantica fino al 9,7% e stabilità in acqua, il team ha studiato il potenziale degli SCAM per il rilevamento di ioni metallici in soluzioni acquose.
Con loro grande gioia, entrambe le truffe erano altamente sensibili al Fe 3+ ioni, che hanno efficacemente spento la loro fluorescenza a temperatura ambiente, indicando la presenza di Fe 3+ ioni. I limiti di rilevamento di Fe 3+ gli ioni erano 0,05 e 0,86 nM L –1 rispettivamente per TUS 1 e TUS 2 paragonabili ai valori standard. Inoltre, entrambe le truffe erano altamente selettive nei confronti del Fe 3+ e non sono stati influenzati da altri ioni metallici comuni.
Questi risultati suggeriscono una potenziale applicazione delle SCAM nel monitoraggio ambientale, in particolare nel rilevamento del Fe 3+ ioni nell'acqua. "La capacità di collegare cluster di argento tramite varie modalità di collegamento può consentire una fabbricazione dal basso verso l'alto di materiali con varie proprietà fisico-chimiche. Ulteriori sviluppi della nanotecnologia possono quindi consentirci di fabbricare materiali e dispositivi su scala più piccola, il che dovrebbe portare a funzionalità più elevate nei materiali e nei dispositivi", afferma il Prof. Negishi.
Ulteriori informazioni: Jin Sakai et al, Sintesi e proprietà di luminescenza di due materiali assemblati in cluster d'argento per Fe 3+ selettivo rilevamento, nanoscala (2023). DOI:10.1039/D3NR01920A
Informazioni sul giornale: Nanoscala
Fornito dall'Università delle Scienze di Tokyo
