En los últimos años, los nanoclusters metálicos ultrapequeños han permitido avances en campos que van desde la bioimagen y la biodetección hasta la bioterapia, gracias a sus propiedades moleculares únicas.
En un estudio publicado en la revista Polyoxometalates , un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Qingdao propuso un diseño para sintetizar nanoclusters de aleaciones solubles en agua y atómicamente precisos.
"La novedad de este estudio está en una nueva estrategia para la síntesis de nanoclusters de aleaciones solubles en agua y una contribución adicional a la comprensión fundamental del mecanismo de aleación de los nanoclusters metálicos", dijo el autor del estudio, Xun Yuan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Qingdao.
"El objetivo final es desarrollar nanoclusters de aleaciones como nanomedicina novedosa", afirmó Yuan.
Los nanoclusters están formados por sólo unos pocos o decenas de átomos, y el tamaño de sus núcleos suele ser inferior a 2 nanómetros (nm). Dado que el tamaño ultrapequeño de los grupos está cerca de la longitud de onda de Fermi de los electrones, la banda continua se vuelve discontinua y se asemeja a una molécula con niveles de energía discretos. En consecuencia, los nanoclusters exhiben características ópticas y electrónicas únicas.
Estudios recientes han demostrado cómo los nanoclusters de aleaciones, sintetizados combinando dos o más metales diferentes en una estructura de nanoclusters monometálicos, pueden generar nuevas estructuras geométricas y funcionalidades adicionales. Los investigadores pueden "afinar" las propiedades físicas y químicas (por ejemplo, ópticas, catalíticas y magnéticas) de los nanoclusters metálicos. Además, los nanoclusters de aleaciones a menudo exhiben propiedades sinérgicas o nuevas que van más allá de las de los nanoclusters monometálicos.
El mayor interés en oportunidades potenciales ha estimulado la actividad reciente para desarrollar nuevos métodos para sintetizar nanoclusters de aleaciones. Sin embargo, aunque las correlaciones entre el tamaño, la morfología y la composición de los nanoclusters de aleación y sus propiedades fisicoquímicas han sido bien demostradas, los problemas relacionados con los procesos de dopaje y las respuestas dinámicas no se comprenden bien, según Yuan.
"Estos problemas no resueltos se deben principalmente a las limitaciones técnicas en la caracterización de la distribución de los átomos de la aleación a nivel atómico, especialmente en el seguimiento en tiempo real del movimiento dinámico de los heteroátomos en las nanopartículas de aleación durante las reacciones", dijo Yuan.
Además, la mayoría de esos métodos se aprovecharon para nanoclusters de aleaciones hidrófobas, lo que puede impedir la síntesis de nanoclusters de aleaciones solubles en agua. Dada la amplia aplicación de los nanoclusters de aleaciones solubles en agua en biomedicina y protección ambiental, es muy importante desarrollar nuevas estrategias sintéticas para nanoclusters de aleaciones solubles en agua a nivel atómico.
Con este objetivo en mente, Yuan y sus colaboradores descubrieron que la siembra de iones de plata (Ag) podría desencadenar la transformación de nanoclusters basados en oro (Au) en una aleación Au18-x. Agx (GSH)14 nanocluster que puede transformarse aún más en Au26 de composición fija Ag(GSH)17 Cl2 nanoclusters por iones de oro (Au), donde GSH denota glutatión soluble en agua. Además, la posición del único átomo de Ag de Au26 Ag(GSH)17 Cl2 Se pudieron identificar nanoclusters en la superficie.
"Nuestros resultados podrían lograr la modulación a nivel atómico de nanopartículas metálicas y proporcionar una plataforma para producir nanomateriales funcionales de aleación para aplicaciones específicas", dijo Yuan. "Además, el mecanismo de aleación adquirido puede profundizar la comprensión de las propiedades y el rendimiento de los nanomateriales de aleación, contribuyendo a la generación de nuevos conocimientos en los campos de los nanomateriales, la química y la ciencia de los nanoclusters".
En estudios futuros, los investigadores utilizarán estos nanoclusters de aleación para aplicaciones biomédicas.
Más información: Shuyu Qian et al, Aleación inducida por iones metálicos y transformación de tamaño de nanoclusters metálicos solubles en agua, Polioxometalatos (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140049
Proporcionado por Tsinghua University Press
