Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han demostrado que el "volumen" de las moléculas comúnmente utilizadas en la creación de nanopartículas de oro en realidad dicta el tamaño de las nanopartículas, con los llamados ligandos más grandes que dan como resultado nanopartículas más pequeñas. El equipo de investigación también descubrió que cada tipo de ligando produce nanopartículas en una variedad particular de tamaños discretos.

"Este trabajo avanza nuestra comprensión de la formación de nanopartículas, y nos brinda una nueva herramienta para controlar el tamaño y las características de las nanopartículas de oro, "dice el Dr. Joseph Tracy, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en NC State y coautor de un artículo que describe la investigación. Las nanopartículas de oro se utilizan en procesos químicos industriales, así como aplicaciones médicas y electrónicas.

Al crear nanopartículas de oro, Los científicos suelen utilizar moléculas orgánicas llamadas ligandos para facilitar el proceso. Los ligandos unen eficazmente los átomos de oro en una solución para crear las nanopartículas. En el proceso, los ligandos esencialmente se alinean uno al lado del otro y rodean las nanopartículas en las tres dimensiones.

Los investigadores querían ver si el volumen de los ligandos afectaba el tamaño de las nanopartículas, y optó por evaluar tres tipos de ligandos de tiol, una familia de ligandos comúnmente utilizados para sintetizar nanopartículas de oro. Específicamente, las moléculas unidas a las nanopartículas de oro son hexanotiolato lineal (-SC6), ciclohexanotiolato (-SCy) y 1-adamantanetiolato (-SAd). Cada uno de estos ligandos tiene una configuración más voluminosa que el anterior.

Por ejemplo, imagina cada ligando como una rebanada de pastel, con un átomo de oro unido al extremo puntiagudo. -SC6 parece un trozo de pastel muy estrecho. -SCy es un poco más grande, y -SAd es el más grande de los tres - con el extremo de la "corteza" del trozo de tarta mucho más ancho que el extremo puntiagudo.

Los investigadores encontraron que el volumen de los ligandos determinaba el tamaño de las nanopartículas. Debido a que menos ligandos -SAd y -SCy pueden alinearse uno al lado del otro en tres dimensiones, se juntan menos átomos de oro en el núcleo. Por lo tanto, las nanopartículas son más pequeñas. -SC6, el menos voluminoso de los tiolatos, puede crear las nanopartículas más grandes.

"Si bien hemos demostrado que este es un medio eficaz para controlar el tamaño de las nanopartículas de oro, creemos que también puede tener implicaciones para otros materiales, "dice Peter Krommenhoek, un doctorado estudiante de NC State y autor principal del artículo. "Eso es algo que estamos explorando".

Pero los investigadores también hicieron otro hallazgo interesante.

Cuando se forman nanopartículas particularmente pequeñas, tienden a formarse en tamaños muy específicos, llamados tamaños discretos. Por ejemplo, algunos tipos de nanopartículas pueden constar de 25 o 28 átomos, pero nunca de 26 o 27 átomos.

En este estudio, los investigadores encontraron que el volumen de los ligandos también cambiaba los tamaños discretos de las nanopartículas. "Esto es interesante, en parte, porque cada tamaño discreto representa un número diferente de átomos y ligandos de oro, "Tracy dice, "lo que podría influir en el comportamiento químico de las nanopartículas. Esa cuestión aún no se ha abordado".