Química del ligando:separación de fases como equilibrio de entalpía y entropía de empaquetamiento de ligando, y entropía conformacional. Crédito:Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)
Una gran colaboración dirigida por científicos de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza ha utilizado un nuevo y poderoso enfoque para superar la desafiante tarea de caracterizar la estructura de moléculas orgánicas autoensambladas en la superficie de nanopartículas.
Las nanopartículas autoensambladas protegidas con monocapa se utilizan cada vez más en electrónica, entrega de medicamentos, dispositivos de catálisis y detección.
La composición y estructura de los ligandos que forman la capa exterior es importante porque se cree que determinan las propiedades de las nanopartículas. como el químico, comportamiento biológico e interfacial.
El ajuste de las moléculas de ligando permite que las nanopartículas se adapten a aplicaciones específicas.
La investigación realizada en colaboración con la Universidad de Trieste, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, , Instituto Paul Scherer, Centro Jülich de Ciencia de Neutrones, Instituto Adolphe Merkle, and European Molecular Biology Laboratory se ha publicado hoy en Nature Communications.
El autor principal, Zhi Luo, es estudiante de doctorado en el Laboratorio de interfaces y nanomateriales supramoleculares de la EPFL, bajo la dirección del profesor Francesco Stellaci.
La deuteración química en la Instalación Nacional de Deuteración (NDF) de ANSTO se combinó con dispersión de neutrones de ángulo pequeño (SANS) y simulaciones moleculares por primera vez para crear modelos tridimensionales de las nanopartículas, incluido el oro, plata y cobre.
El estudio muestra que la descripción cuantitativa de la morfología del autoensamblaje en nanopartículas se puede obtener utilizando dispersión de neutrones de ángulo pequeño (SANS) y moléculas orgánicas deuteradas.
Este enfoque es capaz de distinguir estructuras muy similares y la metodología utilizada es versátil para nanopartículas con diferentes tipos de elementos centrales, así como química de ligandos.
Crédito:Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)
Drs Tamim Darwish y Anwen Krause-Heuer (en la foto de abajo a la derecha), quien deuteró varios ligandos para este estudio, estaban entre los autores del artículo.
Aunque SANS se había utilizado como técnica para estudiar la densidad y el grosor de la capa del ligando, se cree que es la primera vez que deuteration, una técnica de caracterización de gran utilidad, se combinó con SANS para descifrar la morfología compleja y las escalas de longitud de los ligandos en las nanopartículas.
Los autores informan que la precisión y la naturaleza cualitativa del enfoque supera a otros métodos.
Una tecnica, conocido como coincidencia de contraste, permite probar partes específicas de un sistema utilizando neutrones dispersos.
"Puede hacer que diferentes partes de la molécula sean visibles o invisibles dependiendo de la presencia de hidrógeno o deuterio, "dijo Darwish.
Las investigaciones preliminares utilizando SANS se llevaron a cabo en el instrumento Quokka por el autor principal, Zhi Luo en el Centro Australiano de Dispersión de Neutrones.
En tono rimbombante, la deuteración pareció tener un efecto mínimo sobre el tamaño y la composición de las nanopartículas.
Si bien la investigación se llevó a cabo sobre el oro, nanopartículas de plata y cobre, los autores sugieren que se puede utilizar de manera más general para caracterizar nanopartículas con diferentes morfologías, elementos centrales y química de ligandos.
Los autores informan que las características de irregular, Janus a complicadas estructuras parecidas a rayas parcheadas se pueden distinguir cuantitativamente con alta sensibilidad, y se cree que esta técnica podría convertirse en una herramienta generalizada en la investigación de nanopartículas.
