Los cristales del complejo dopado con plata mostraron fotoluminiscencia de color rojo brillante bajo luz ultravioleta, mientras que los cristales de la estructura sin dopar no emitían luz. Esto señaló el papel de la plata en la modificación de la estructura del complejo para provocar la fotoluminiscencia. Crédito:Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto del Instituto de Tecnología de Tokio
Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han descubierto que un complejo de nanometales de tiolato de platino dopado con plata muestra una fotoluminiscencia 18 veces mayor que el complejo de platino original. En su artículo reciente, proporcionan información sobre las causas de esto, coronando un nuevo enfoque para crear compuestos eficientes no tóxicos y biocompatibles para la bioimagen.
La mayoría de nosotros hemos encontrado luminiscencia de una forma u otra, ya sean luciérnagas en la noche o plancton en el océano, o incluso una barra luminosa en la feria. Si bien es un fenómeno maravilloso en sí mismo, La luminiscencia tiene un mayor atractivo para los científicos por razones más específicas, como su capacidad para hacer que las muestras biológicas sensibles a la luz brillen en la oscuridad bajo el microscopio.
Recientemente, Los nanoclusters metálicos (partículas muy pequeñas en el rango de tamaño de unos pocos nanómetros) han atraído bastante la atención de los bioquímicos como materiales fotoluminiscentes prometedores para la bioimagen. dado su tamaño conveniente para la permeabilidad en varios órganos, su no toxicidad, y su biocompatibilidad, en contraste con los tintes orgánicos o nanopartículas semiconductoras existentes. Hay, sin embargo, un problema fundamental que impide su uso generalizado:la fotoluminiscencia es extremadamente baja y de corta duración.
Un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech), Japón, Creo que esto podría deberse a que los mecanismos que subyacen al comportamiento fotoluminiscente de estas partículas aún no se conocen bien. En su último artículo publicado en Angewandte Chemie , el equipo, dirigido por el profesor Takane Imaoka, informan de su descubrimiento del hecho de que el dopado de un complejo de tiolato de platino con plata aumenta la fotoluminiscencia en 18 veces. También investigan por qué, bajando a los átomos en un complejo de tiolato de platino dopado con plata.
Los cálculos teóricos demostraron cómo el ión de plata encaja bien en el orificio del anillo de tiolato de platino, estabilizar significativamente la estructura en el estado energizado. Cuando el ion de plata no está presente en el anillo, la estructura se distorsiona considerablemente al energizarse. Crédito:Takane Imaoka y Kimihisa Yamamoto del Instituto de Tecnología de Tokio
Su observación cristalográfica de rayos X de la estructura mostró que el ión de plata está en el centro de un anillo de complejo de platino en forma de tiara. Una observación adicional reveló que la fotoluminiscencia bajo irradiación UV es alta cuando esta estructura está en su forma cristalina o cuando su solución en un disolvente orgánico se ultraenfría a 77 K o -196,15 ° C. El profesor Imaoka establece las preguntas que plantearon estas observaciones:"Una razón de estos aumentos de fotoluminiscencia es que el movimiento térmico de los componentes de la parte del anillo se suprime en estas condiciones. Pero, ¿qué papel juega la estructura y los orbitales moleculares fronterizos tienen algo? que ver con este aumento? "
Descubrir, el equipo realizó cálculos de la teoría funcional de la densidad. Estos cálculos les dieron una idea de las estructuras del complejo basadas en los estados de energía y la geometría de los orbitales moleculares:el rango de movimiento de los electrones dentro de la estructura. Descubrieron que cuando están energizados, como con la irradiación UV, la estructura se mantiene estable por el ión de plata, que conduce a una buena fotoluminiscencia; esto es diferente a la estructura del anillo por sí sola, que se distorsiona mucho con la excitación. "Esto podría deberse a que el tamaño del ión de plata y la cavidad del anillo de tiolato de platino coinciden bien y los orbitales están bien alineados, "Explica el profesor Imaoka." Cualquier distorsión causaría una repulsión energéticamente desfavorable. El ión de plata actúa como plantilla para mantener la estructura altamente ordenada del complejo en forma de tiara, mejorando así enormemente su fosforescencia ".
Los científicos también realizaron estudios fotofísicos que arrojaron resultados prometedores. La estructura dopada con plata sufrió una descomposición no radiativa mucho menor que la estructura no dopada.
Estos hallazgos corroboran con los de otro estudio sobre un complejo de oro dopado con iones de plata en forma de varilla. "Si existe una correlación discernible entre este estudio y estudios anteriores, entonces, la capacidad del ión de plata para estabilizar los orbitales moleculares desocupados de menor energía en estas estructuras podría ser la nueva clave para diseñar nanoclusores metálicos fotoluminiscentes. Los detalles de los orbitales moleculares de frontera que son únicos para cada grupo podrían ser útiles para predecir las estructuras ideales de los grupos metálicos. y quizá, arrojar luz sobre el camino para desarrollar nuevos y eficientes en el futuro, "Comenta el profesor Imaoka:entusiasmado con su trabajo. ¿Y quién no lo estaría si un átomo fuera todo lo que se necesita para marcar la diferencia?
