Esta representación muestra los arreglos atómicos de un nanocluster de oro según lo informado en un nuevo estudio dirigido por el químico de la UNL Xiao Cheng Zeng. El cúmulo mide alrededor de 1,7 nanómetros de largo, aproximadamente la misma longitud que una uña humana crece en dos segundos. Crédito:Joel Brehm / Oficina de Investigación y Desarrollo Económico
Pueden comerciar con oro grapas atómicas y electronvoltios en lugar de cemento, vigas de soporte y kilovatios-hora, pero los químicos han elaborado nuevos planos a nanoescala de estructuras de baja energía capaces de albergar fármacos y átomos de oxígeno.
Dirigido por Xiao Cheng Zeng de la UNL y el exprofesor visitante Yi Gao, Una nueva investigación ha revelado cuatro arreglos atómicos de un grupo de nanopartículas de oro. Los arreglos exhiben una energía potencial mucho menor y una mayor estabilidad que una configuración de establecimiento de estándares informada el año pasado por un equipo ganador del Premio Nobel de la Universidad de Stanford.
El modelado de estos arreglos podría informar el uso del clúster como transportador de medicamentos farmacéuticos y como catalizador para eliminar contaminantes de las emisiones vehiculares u otros subproductos industriales. Dijo Zeng.
Zeng y sus colegas revelaron los arreglos para una molécula con 68 átomos de oro y 32 pares de átomos de azufre-hidrógeno enlazados. Dieciséis de los átomos de oro forman el núcleo de la molécula; el resto se une al azufre y al hidrógeno para formar una capa protectora que surge del núcleo.
Las diferencias en los arreglos atómicos pueden alterar la energía molecular y la estabilidad, con menos energía potencial para una molécula más estable. El equipo calcula que una de las disposiciones puede representar la estructura más estable posible en una molécula con su composición.
Estructuras geométricas de cuatro racimos de oro con revestimiento orgánico altamente estables. La escala de longitud de los grupos de oro es de aproximadamente 1,7 nanómetros. Crédito:Universidad de Nebraska-Lincoln
"Nuestro grupo ha ayudado a liderar la investigación sobre nano-oro durante los últimos 10 años, "dijo Zeng, un profesor de química de la Universidad Ameritas. "Ahora hemos encontrado nuevas estructuras de revestimiento de mucha menor energía, lo que significa que están más cerca de la realidad que los análisis (anteriores). Así que el desciframiento de esta estructura de recubrimiento es un gran avance ".
Los investigadores informaron sus hallazgos en la edición del 24 de abril de Avances de la ciencia , una revista en línea de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia.
La estructura del núcleo de oro de la molécula fue detallada previamente por el equipo de Stanford. Sobre la base de esto, Zeng y sus colegas utilizaron un marco computacional denominado "dividir y proteger" para configurar los arreglos potenciales de los átomos de oro restantes y los pares de azufre-hidrógeno que rodean el núcleo.
Los investigadores ya sabían que el recubrimiento atómico presenta enlaces en forma de grapas de varias longitudes. También conocían la composición atómica potencial de cada corto, grapa media y larga, como el hecho de que una grapa corta consta de dos átomos de azufre unidos con un oro.
Al combinar esta información con su conocimiento de cuántos átomos residen fuera del núcleo, el equipo redujo el número de posibles acuerdos de millones a solo cientos.
"Dividimos 32 en el corto, medio y largo (permutaciones), "dijo Zeng, que ayudó a desarrollar el enfoque de dividir y proteger en 2008. "Reunimos todos esos arreglos posibles, y luego calculamos sus energías para encontrar las más estables.
"Sin esas reglas, es como encontrar una aguja en el río Platte. Con ellos, es como encontrar una aguja en la fuente fuera de la Unión de Nebraska. Aun es dificil pero es mucho más manejable. Tienes un rango mucho más estrecho ".
Los investigadores recurrieron al enfoque computacional debido a la dificultad de capturar la estructura mediante cristalografía de rayos X o microscopía electrónica de transmisión de partículas individuales. dos de los métodos de obtención de imágenes más comunes a escala atómica.
Conociendo las configuraciones más estables de las nanopartículas, Zeng dijo:podría permitir a los ingenieros biomédicos identificar los sitios de unión apropiados para los medicamentos utilizados para tratar el cáncer y otras enfermedades. Los hallazgos también podrían optimizar el uso de nanopartículas de oro para catalizar el proceso de oxidación que transforma las peligrosas emisiones de monóxido de carbono en dióxido de carbono menos nocivo. él dijo.
