Negli ultimi anni, i nanocluster metallici ultrapiccoli hanno consentito progressi in campi che vanno dal bioimaging e dal biosensing alla bioterapia, grazie alle loro proprietà uniche simili a particelle. In uno studio pubblicato sulla rivista Poliossometallati L'11 dicembre 2023, un gruppo di ricerca dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Qingdao ha proposto un progetto per assemblare nanocluster di microleghe solubili in acqua e atomicamente precise.
“La novità di questo studio risiede in una nuova strategia per la sintesi di nanocluster di leghe solubili in acqua e in un ulteriore contributo alla comprensione fondamentale del meccanismo di lega dei nanocluster metallici”, ha affermato l'autore dello studio Xun Yuan dell'Università di Scienza e Tecnologia di Qingdao.
“L'obiettivo finale è sviluppare nanoassiemi di leghe come una nuova nanomedicina”, ha affermato Yuan.
I nanocluster sono costituiti da poche o decine di atomi e i loro nuclei hanno solitamente una dimensione inferiore a 2 nanometri. Poiché la dimensione molto piccola dei cluster è vicina alla lunghezza d'onda di Fermi degli elettroni, la banda continua diventa discontinua e diventa simile a una molecola con livelli energetici discreti. Di conseguenza, i nanocluster presentano proprietà ottiche ed elettroniche uniche.
Studi recenti hanno dimostrato come i nanocluster di leghe, realizzati combinando due o più metalli diversi all’interno di un singolo nanocluster metallico, possano generare nuove strutture geometriche e funzioni aggiuntive. I ricercatori possono “sintonizzare” le proprietà fisiche e chimiche (ad esempio ottiche, catalitiche e magnetiche) dei nanocluster metallici. Inoltre, i nanocluster di leghe spesso presentano proprietà sinergiche o nuove, che superano quelle dei nanocluster monometallici.
Il crescente interesse per le potenziali opportunità ha stimolato la recente attività per sviluppare nuovi metodi per l'assemblaggio di nanoassiemi di leghe. Ma sebbene le correlazioni tra dimensione, forma e composizione dei nanocluster di leghe e le loro proprietà fisiche e chimiche siano state ben chiarite, secondo Yuan le questioni relative ai processi di doping e alle risposte dinamiche non sono ben comprese.
“Questi problemi irrisolti sono principalmente dovuti a limitazioni tecniche nella caratterizzazione della distribuzione degli atomi di lega a livello atomico, in particolare nel monitoraggio in tempo reale del movimento dinamico degli eteroatomi nelle nanoparticelle di lega durante le reazioni”, ha affermato Yuan.
Inoltre, la maggior parte di questi approcci sono stati sfruttati per nanocluster di leghe idrofobiche, che potrebbero precludere la fabbricazione di nanocluster di leghe idrosolubili. Data la diffusa applicazione di nanocluster di leghe idrosolubili nella biomedicina e nella protezione ambientale, lo sviluppo di nuove strategie sintetiche per nanocluster di leghe idrosolubili a livello atomico è molto importante.
Con questo obiettivo in mente, Yuan e i suoi collaboratori hanno scoperto che l’impianto di ioni argento (Ag) può portare al passaggio dai nanocluster a base di oro (Au) alla lega di Au.18-SAGS(gsh)14 Nanomassa che può essere ulteriormente convertita in Au26Ag(GS)17Cl2 Nanocluster di ioni oro (Au) – con GSH per denotare glutatione idrosolubile.Inoltre, la posizione del singolo atomo Ag di Au26Ag(GS)17Cl2 Sulla superficie è possibile identificare nanocluster.
“I nostri risultati possono ottenere la modifica a livello atomico delle nanoparticelle metalliche e fornire una piattaforma per la produzione di nanomateriali in lega funzionale per applicazioni specifiche”, ha affermato Yuan. “Inoltre, il meccanismo di lega appreso può approfondire la comprensione delle proprietà e delle prestazioni dei nanomateriali in lega, contribuendo alla generazione di nuove conoscenze nei campi dei nanomateriali, della chimica e della scienza dei nanocluster”.
Negli studi futuri, i ricercatori utilizzeranno queste nanoleghe per applicazioni biomediche.
La ricerca è sostenuta dalla National Natural Science Foundation of China e dalla Taishan Scholars Foundation della provincia di Shandong.
Altri contributori includono Xuyou Qian, Fengyu Liu, Haiguang Zhou, Yong Liu, Ting Feng e Xinyue Du dell'Università di Scienza e Tecnologia di Qingdao.
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