Los nanoclusters son pequeños "montones" de unos pocos átomos que a menudo tienen propiedades ópticas interesantes y podrían convertirse en sondas útiles para procesos de formación de imágenes en áreas como la biomedicina y el diagnóstico. En el diario Angewandte Chemie , Los investigadores han introducido un nanocluster de 16 átomos de plata estabilizados mediante una envoltura de hebras de ADN. Usando análisis de rayos X, pudieron determinar la estructura cristalina e identificar interacciones importantes dentro de ella.

A diferencia de los sólidos o las nanopartículas, nanoclusters, como moléculas, puede cambiar entre niveles de energía discretos absorbiendo o emitiendo luz (fluorescencia). Los nanoclusters hechos de plata son especialmente interesantes, en particular porque pueden emitir una fluorescencia muy brillante. Sus propiedades ópticas dependen en gran medida del tamaño de los nanoclusters, por lo que es importante formar grupos individuales con un número de átomos definido con precisión. Por muchos años, Los científicos han estado utilizando hebras de ADN cortas como biocompatibles, alternativas solubles en agua a las "plantillas" convencionales.

Un equipo dirigido por Tom Vosch en la Universidad de Copenhague, Dinamarca, y Jiro Kondo en la Universidad Sophia, Tokio Japón, han cristalizado un nanocluster de exactamente 16 átomos de plata utilizando una secuencia de ADN de diez nucleótidos. Los cristales magenta emiten luz en el infrarrojo cercano cuando se irradian con luz verde, con espectros casi idénticos a los de un cristal o en solución.

El análisis estructural reveló que los nanoclusters de Ag16 tienen un diámetro de aproximadamente 7 Å y una altura de aproximadamente 15 Å (1 Å es una diez millonésima parte de un milímetro). Cada nanocluster está bien envuelto y casi completamente protegido por dos hebras de ADN en una conformación de herradura. Las dos cadenas de ADN están unidas principalmente por interacciones con los átomos de plata y, hasta cierto punto, por algunos enlaces de hidrógeno. Asombrosamente, en este caso no se encuentra ninguno de los emparejamientos de bases de Watson-Crick que se observan típicamente para el ADN. Adicionalmente, Se observaron nuevas interacciones plata-plata dentro del cúmulo.

El empaquetamiento de los nanoclusters de ADN y plata en el cristal se promueve mediante varias interacciones, incluidos los que se encuentran entre los grupos fosfato y los iones calcio, y apilamiento π entre nucleobases de timina vecinas. Este último juega un papel importante en el proceso de cristalización. Adicionalmente, cationes de plata débilmente asociados están presentes dentro del cristal; algunos forman un puente entre las bases del ADN, mientras que otros interactúan solo con átomos de plata dentro del núcleo de los cúmulos.

Estos nuevos conocimientos podrían ayudar a explicar la relación entre las propiedades estructurales y de emisión de los nanoclusters, y desarrollar un método para la síntesis de más monodispersos, biocompatible, racimos de plata solubles en agua con características fotofísicas ventajosas para aplicaciones tales como imágenes biomédicas.