Gracias en parte a su electrónica distintiva, propiedades ópticas y químicas, Los nanomateriales se utilizan en una variedad de aplicaciones diversas, desde la producción química hasta la medicina y los dispositivos emisores de luz. Pero al introducir otro metal en su estructura, también conocido como "dopaje, "los investigadores no están seguros de qué posición ocupará el metal y cómo afectará a la estabilidad general del nanocluster, aumentando así el tiempo y los costes experimentales.

Sin embargo, Investigadores de la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh han desarrollado una nueva teoría para predecir mejor cómo se comportarán los nanoclusters cuando se introduzca un metal dado en su estructura. El estudio, "Estabilidad termodinámica de nanoclusters metálicos protegidos con ligando" (DOI:10.1021 / acs.jpclett.8b02679) apareció en la portada de la ACS Revista de letras de química física . Los coautores son Giannis Mpourmpakis, el miembro de la facultad de exalumnos del Bicentenario y profesor asistente de ingeniería química y del petróleo en la escuela Swanson, y Ph.D. Michael Taylor, candidato y becario de posgrado de la NSF. Sus hallazgos se conectan con investigaciones anteriores centradas en el diseño de nanopartículas para aplicaciones catalíticas.

"Diseñando el tamaño, La forma y composición de los nanoclusters es una forma de controlar sus propiedades inherentes ", dijo el Dr. Mpourmpakis." En particular, Los nanoclusters de Au (oro) protegidos con ligando son una clase de nanomateriales en los que se ha logrado el control preciso de su tamaño. Nuestra investigación tuvo como objetivo predecir mejor cómo se están formando sus contrapartes bimetálicas, lo que nos permitiría predecir más fácilmente su estructura sin un exceso de experimentación de prueba y error en el laboratorio ".

La investigación, completado en el Laboratorio de Energía y Nano Asistido por Computadora del Dr. Mpourmpakis (C.A.N.E.LA.), les permitió predecir computacionalmente las ubicaciones y concentraciones exactas de dopantes en nanoclusters de Au protegidos con ligando. También descubrieron que su teoría desarrollada recientemente, que explicaba los tamaños exactos de los nanoclusters de Au sintetizados experimentalmente, también era aplicable a los nanoclusters bimetálicos, que tienen una versatilidad aún mayor.

"Esta teoría computacional ahora se puede utilizar para acelerar el descubrimiento de nanomateriales y guiar mejor los esfuerzos experimentales, "Dijo el Dr. Mpourmpakis." Además, Al probar esta teoría en nanoclusters bimetálicos, tenemos el potencial de desarrollar materiales que exhiban propiedades personalizadas. Esto podría tener un impacto tremendo en la nanotecnología ".