Investigadores del Departamento de Química y Centro de Nanociencia de la Universidad de Jyvaskyla (Finlandia) han resuelto la estructura, propiedades electrónicas y ópticas de un nanocluster de oro quiral que siguió siendo un misterio durante diez años.
La estructura teórica se confirmó mediante comparación con los resultados experimentales obtenidos por difracción de rayos X a partir de muestras de polvo del material de racimo puro. El trabajo teórico se realizó en colaboración con investigadores de la Kansas State University y la parte experimental de la Hokkaido University. El equipo cuenta con el apoyo de la Academia de Finlandia y el CSC, el Centro de TI para la ciencia.
La síntesis de grupos de oro protegidos con organotiolatos de 1 a 3 nm de tamaño es bien conocida desde mediados de la década de 1990. pero la estructura atómica detallada de los cúmulos más estables siguió siendo un misterio hasta hace muy poco. En 2007, la estructura del primer cúmulo que contenía 102 átomos de oro se resolvió en la Universidad de Stanford mediante cristalografía de rayos X de cristal único. El cúmulo ahora resuelto tiene exactamente 38 átomos de oro y 24 moléculas organotioladas que cubren su superficie y tiene aproximadamente un nanómetro (nanómetro =una millonésima de milímetro) de tamaño. La forma de la partícula es alargada (parecida a un cigarro), y 15 si sus 38 átomos de oro residen en la capa superficial protectora unida químicamente con las moléculas de tiolato. La capa de tiolato de oro tiene una estructura quiral, que es responsable de las propiedades quirales observadas. La estructura quiral tiene dos formas estructurales (enantiómeros), las formas llamadas diestras y zurdas, de una manera comparable a un giro en una molécula de ADN o un giro en la estructura de escalera de un bloque de pisos.
La quiralidad es una propiedad estructural muy común de las moléculas en la naturaleza. La naturaleza quiral de los cúmulos de oro influye en la forma en que responden a la luz polarizada circularmente. Este efecto fue informado por primera vez en experimentos por el equipo del profesor Robert L. Whetten en el Instituto de Tecnología de Georgia (Atlanta, EE. UU.) Hace exactamente diez años. "Observamos que, en particular, el cúmulo de 38 átomos (para el que no se dispone de información estructural) es muy sensible a la polarización de la luz, y la estructura ahora resuelta finalmente explica nuestras observaciones, "comenta el profesor Whetten. En el futuro, Los nanoclusters de oro quirales podrían usarse como biocompatibles, sensores enantioselectivos, portadores de fármacos o catalizadores.
