Investigadores del Centro de Nanociencia de la Universidad de Jyväskylä, Finlandia, han demostrado que se producen cambios drásticos en las propiedades electrónicas de trozos de oro de tamaño nanométrico en un rango de tamaño bien definido. Se podrían utilizar pequeños nanoclusters de oro, por ejemplo, en el almacenamiento a corto plazo de energía o carga eléctrica en el campo de la electrónica molecular. Financiado por la Academia de Finlandia, los investigadores han podido obtener nueva información que es importante, entre otras cosas, en el desarrollo de bioimágenes y sensores basados ​​en agrupaciones similares a metales.

Dos artículos recientes de los investigadores de Jyväskylä demuestran que las propiedades electrónicas de dos nanoclusters de oro diferentes pero aún bastante similares pueden ser drásticamente diferentes. Los grupos se sintetizaron mediante métodos químicos que incorporan una capa de ligando estabilizador en su superficie. Los investigadores encontraron que el grupo más pequeño, con hasta 102 átomos de oro, se comporta como una molécula gigante mientras que la más grande, con al menos 144 átomos de oro, ya se comporta, en principio, como un trozo macroscópico de metal, pero en tamaño nanométrico.

El comportamiento fundamentalmente diferente de estos dos nanoclusters de oro de diferentes tamaños se demostró al hacer brillar una luz láser sobre las muestras de solución que contienen los grupos y al monitorear cómo la energía se disipa de los grupos al solvente circundante.

"Las moléculas se comportan drásticamente diferente a los metales, "dijo el profesor Mika Pettersson, el investigador principal del equipo que realiza los experimentos. "La energía adicional de la luz, absorbido por los racimos de metal, se transfiere al medio ambiente extremadamente rápido, en aproximadamente una centésima mil millonésima de segundo, mientras que un grupo similar a una molécula se excita a un estado de mayor energía y disipa la energía en el medio ambiente a una velocidad que es al menos 100 veces más lenta. Esto es exactamente lo que vimos:el cúmulo de 102 átomos de oro es una molécula gigante que muestra incluso un estado magnético transitorio, mientras que el cúmulo de 144 átomos de oro ya es un metal. Por lo tanto, hemos logrado poner entre paréntesis una región de tamaño importante donde tiene lugar este cambio fundamentalmente interesante en el comportamiento ".

"Estos resultados experimentales concuerdan muy bien con lo que nuestro equipo ha visto en simulaciones computacionales en estos sistemas, "dijo el profesor Hannu Häkkinen, coautor de los estudios y director científico del centro de nanociencia. "Mi equipo predijo este tipo de comportamiento en 2008-2009 cuando vimos grandes diferencias en la estructura electrónica de exactamente estos nanoclusters. Es maravilloso que experimentos espectroscópicos robustos ahora hayan demostrado estos fenómenos. De hecho, el cúmulo de 144 átomos, similar a un metal, es aún más interesante, ya que acabamos de publicar un artículo teórico en el que vimos una gran mejora de las propiedades metálicas de unos pocos átomos de cobre mezclados con oro ".