Un campo que estudia algo muy pequeño se está volviendo muy grande:en la última década, el campo de la investigación de nanopartículas se ha disparado. Aproximadamente con un nanómetro de tamaño, nanopartículas son 100, 000 veces más pequeño que el ancho de un mechón de cabello humano y no se puede ver a simple vista, pero los investigadores están descubriendo amplios usos para ellos en campos que van desde la bioimagen hasta la energía y el medio ambiente.

Trabajando a esta escala, es difícil ser preciso; sin embargo, el Laboratorio de Nano y Energía Asistido por Computadora (CANELa) en la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh está avanzando en el campo, modelado de nanoclusters metálicos que tienen una estructura atómicamente precisa. Un artículo que destaca su trabajo y su influencia en el campo de las nanopartículas aparece en la portada del último número de Transacciones de Dalton .

"Uno de los principales beneficios de estos sistemas muy pequeños es que, al conocer su estructura exacta, podemos aplicar una teoría muy precisa, "dijo Giannis" Yanni "Mpourmpakis, Miembro de la Facultad de Antiguos Alumnos del Bicentenario y profesor asociado de ingeniería química, quien lidera el CANELa. "Con la teoría, podemos investigar cómo las propiedades de los nanoclusters dependen de su estructura".

Los nanoclusters de metales protegidos con ligandos son una clase única de nanomateriales que a veces se denominan nanoclusters de "tamaño mágico" debido a su alta estabilidad cuando tienen composiciones específicas. Uno de los avances clave que su laboratorio ha hecho en el campo, con financiación de la National Science Foundation, está en modelar el número específico de átomos de oro estabilizados por un número específico de ligandos, en la superficie.

"Con nanopartículas más grandes, los investigadores pueden tener una estimación de cuántos átomos existen en cada estructura, pero nuestro modelo de estos nanoclusters es exacto. Podemos escribir la fórmula molecular precisa, "explicó Michael Cowan, estudiante de posgrado en la CANELa y autor principal del artículo. "Si conoce la estructura exacta de los sistemas pequeños, puede adaptarlos para crear sitios activos para la catálisis, que es en lo que más se centra nuestro laboratorio ".

Predecir nuevas aleaciones y tamaños mágicos no descubiertos previamente es el siguiente paso que el campo y el laboratorio deberán abordar. El laboratorio utiliza métodos de química computacional para modelar nanoclusters conocidos, pero creando una base de datos completa de estructura de nanocluster, Los parámetros de propiedad y síntesis serán el siguiente paso para aplicar el aprendizaje automático y crear un marco de predicción.

El artículo de Frontier, titulado "Hacia elucidar la estructura de los nanoclusters protegidos por ligando, "fue publicado en la revista Transacciones de Dalton por la Royal Society of Chemistry y fue escrito por Cowan y Mpourmpakis.