El espectro de RMN de protones que se origina en la capa de ligando de la nanopartícula de Au102 en agua (izquierda). El espectro se ha interpretado completamente asignando las señales observadas (picos) a todos los 22 ligandos de tiol de simetría única numerados en la estructura de estado sólido de la partícula Au102 (derecha). De ref. 1.
Investigadores de la Universidad de Jyväskylä, Finlandia, y la Universidad Estatal de Colorado, ESTADOS UNIDOS, han determinado por primera vez el comportamiento dinámico de la capa de ligando de un nanocluster de oro soluble en agua en solución. El avance abre un camino hacia estrategias controlables para la funcionalización de nanopartículas ligadas para aplicaciones. El trabajo en la Universidad de Jyväskylä fue apoyado por la Academia de Finlandia. La investigación fue publicada en Comunicaciones de la naturaleza el 21 de enero de 2016.
Las partículas de oro a escala nanométrica se investigan intensamente para aplicaciones como catalizadores, sensores, dispositivos de administración de fármacos y agentes de contraste biológicos y como componentes en fotónica y electrónica molecular. Las partículas más pequeñas tienen núcleos metálicos de solo 1 a 2 nm con unas pocas decenas a un par de cientos de átomos de oro. Sus núcleos metálicos están cubiertos por una capa de ligando orgánico estabilizador. Las fórmulas moleculares y la estructura atómica en estado sólido de muchos de estos compuestos, llamados "clústeres", se han resuelto durante los últimos años. Todavía, Es un desafío considerable comprender su estructura a escala atómica y su comportamiento dinámico en la fase de solución. Esta es información crucial que puede ayudar a los investigadores a comprender cómo interactúan los nanoclusters con el medio ambiente.
Los investigadores estudiaron un nanocluster molecularmente preciso previamente identificado que tiene 102 átomos de oro y 44 ligandos de tiol (Figura 1, Derecha). La estructura de estado sólido de este grupo se resolvió a partir de experimentos de difracción de rayos X de cristal único en 2007. La capa de ligando tiene una simetría baja y produce una gran cantidad de señales en la medición convencional de RMN de protones (Figura 1, izquierda). Los investigadores lograron una asignación completa de todas las señales a ligandos de tiol específicos mediante el uso de una combinación de experimentos de resonancia magnética nuclear (RMN) correlacionados, cálculos de teoría funcional de densidad y simulaciones de dinámica molecular.
Los investigadores finlandeses de Jyväskylä han utilizado previamente este material de racimo específico, por ejemplo, para estudios estructurales de enterovirus.
"Ahora que sabemos exactamente qué ligando produce qué señal de RMN, podemos proceder con estudios precisos sobre cómo este nanocluster interactúa con el entorno químico y biológico en la fase acuosa. Esto brinda un potencial sin precedentes para comprender y controlar las interfaces inorgánico-orgánicas que son relevantes para los materiales híbridos inorgánico-biológicos, "dice el profesor de la Academia Hannu Häkkinen del Centro de Nanociencia de la Universidad de Jyväskylä. Häkkinen coordinó el trabajo del equipo finlandés-estadounidense.
