26 de septiembre de 2023 (Noticias de Nanowerk) Los nanoclusters metálicos son estructuras diminutas y cristalinas de hasta dos nanómetros (2 x 10-9 metros) de diámetro que contienen desde unos pocos hasta cientos de átomos metálicos. Comprender el ensamblaje preciso de los nanoclusters metálicos es fundamental para determinar cómo las diferentes estructuras afectan las propiedades y las interacciones moleculares de estos materiales. Los investigadores sintetizaron recientemente dos oro-plata similares (Au9Ag6) nanoclusters de una manera altamente controlada para determinar la estructura atómica precisa de cada nanocluster y los efectos de ligandos de tiol específicos, o moléculas de unión que contienen azufre, en la síntesis de materiales. Dado su tamaño extremadamente pequeño, los nanoclusters metálicos tienen propiedades únicas y aplicaciones potenciales en nanomedicina, ingeniería química y mecánica cuántica. Químicos de la Universidad de Anhui utilizaron recientemente dos ligandos de tiol diferentes, SPhpOMe y SPhoMe, para determinar cómo cada ligando afectaría al Au.9Ag6 Síntesis de nanoclusters. Sorprendentemente, dependiendo del ligando de tiol utilizado, los nanoclusters formaron diferentes estructuras superred de orden superior en las que se repetían diferentes conformaciones del material en la estructura. En este caso, el ligando tiol fue responsable de crear un ABAB (para el Au9Ag6-SPhpOMe nanocluster) o un ABCDABCD (para el Au9Ag6-SPhoMe nanocluster) patrón de estructura de superred según el ligando de tiol utilizado. El equipo publicó sus resultados en Polioxometalatos (“Ensamblaje cristalino de nanoclusters correlacionado con ligando con precisión atómica”), publicado por Tsinghua University Press.
Dos ligandos de tiol, SPhpOMe y SPhoMe, producen oro-plata quiral con imagen especular (Au9Ag6) estructuras de nanoclusters dependiendo del ligando de tiol utilizado durante el ensamblaje. Los grupos creados con el ligando SPhpOMe forman dos variantes que se organizan en un patrón de superred de orden superior ABAB y los grupos formados con el ligando SPhoMe forman cuatro variantes que se ensamblan en un patrón ABCDABCD. (Imagen: Polioxometalatos, Tsinghua University Press) “[E]l nivel más alto de conocimiento en nanociencia [es] la precisión atómica. [Esta es] la razón por la que... la ciencia estructural es [tan importante] en la nanociencia [y] otros [campos como] la química estructural y la biología estructural. [Al] estudiar el patrón de ensamblaje de nanoclusters metálicos [con] precisión atómica, [obtenemos] el conocimiento más esencial [de] la evolución de las estructuras [moleculares y supramoleculares]... [y] las correlaciones estructura-propiedad”, dijo Xi Kang, autor del artículo e investigador en el Departamento de Química y Centro de Ingeniería Atómica de Materiales Avanzados de la Universidad de Anhui en Anhui, China. El equipo utilizó difracción de rayos X de cristal único (SC-XRD) y espectrometría de masas de ionización por electropulverización (ESI-MS) para verificar la estructura exacta de cada nanocluster de oro y plata sintetizado, utilizando SPhpOMe o SPhoMe como ligando tiol. Curiosamente, el ligando tiol utilizado durante la síntesis cambió el empaquetamiento de los átomos de oro y plata dentro del núcleo del nanocluster y no solo la estructura externa del nanocluster. Los datos sugirieron una estructura más contraída para el nanocluster de oro y plata del ligando SPhoMe (Au9Ag6-SPhoMe) en comparación con el nanocluster de ligando SPhpOMe (Au9Ag6-SPhpOMe). El equipo de investigación también observó que las longitudes de los enlaces metal-metal eran responsables del aumento adicional de Au.9Ag6-Variantes estructurales SPhoMe (ABCD) respecto al Au9Ag6-Nanoclusters SPhpOMe (AB). Las diferentes estructuras moleculares entre el Au9Ag6-SPhoMe y Au9Ag6-Los nanoclusters SPhpOMe cambiaron las estructuras de superred de los materiales, así como sus propiedades ópticas. Inicialmente, el equipo descubrió que las absorciones ópticas de los dos materiales eran similares, lo que indicaba que los nanoclusters poseían estructuras y configuraciones electrónicas similares. Por el contrario, la intensidad de fotoluminiscencia de Au9Ag6-Los nanoclusters SPhoMe en longitudes de onda de luz de 795 nm y 785 nm eran mayores que Au9Ag6-Nanoclusters de SPhpOMe (795 nm y 758 nm) en solución y estado cristalino, respectivamente. Los autores atribuyeron estos cambios de propiedades ópticas al aumento de las interacciones de unión no covalentes en el Au.9Ag6-Estructura de nanoclusters SPhoMe, o combinaciones distintas del acoplamiento electrónico y las vías de desintegración no radiativa de origen reticular que se producen a través de interacciones electrón-fonón para dos nanoclusters. "Este trabajo no solo revela dos nanoclusters que muestran disposiciones dramáticamente diferentes en sus unidades cristalinas debido al fuerte efecto del ligando, sino que también resalta que... la ingeniería de ligandos debería ser una estrategia efectiva para diseñar ensamblajes basados en clusters altamente ordenados con estructuras y rendimientos personalizados". dijo Kang. Con esta mejor comprensión de los efectos del ligando tiol en el ensamblaje de nanoclusters, el equipo de investigación espera aplicar este conocimiento para crear nuevos nanoclusters con diferentes estructuras y propiedades. “[E]l estudio de los nanoclusters debería dirigirse a su siguiente paso: la aplicación práctica. Esperamos que los hallazgos de este trabajo... sienten las bases para la fabricación de nanomateriales ensamblados basados en grupos con altos valores de aplicación. Los trabajos futuros se centrarán en promover la estrategia de ingeniería de ligandos para nanomateriales ensamblados basados en grupos y promover aún más sus aplicaciones en diferentes campos, especialmente... la óptica”, dijo Kang.
Dos ligandos de tiol, SPhpOMe y SPhoMe, producen oro-plata quiral con imagen especular (Au9Ag6) estructuras de nanoclusters dependiendo del ligando de tiol utilizado durante el ensamblaje. Los grupos creados con el ligando SPhpOMe forman dos variantes que se organizan en un patrón de superred de orden superior ABAB y los grupos formados con el ligando SPhoMe forman cuatro variantes que se ensamblan en un patrón ABCDABCD. (Imagen: Polioxometalatos, Tsinghua University Press) “[E]l nivel más alto de conocimiento en nanociencia [es] la precisión atómica. [Esta es] la razón por la que... la ciencia estructural es [tan importante] en la nanociencia [y] otros [campos como] la química estructural y la biología estructural. [Al] estudiar el patrón de ensamblaje de nanoclusters metálicos [con] precisión atómica, [obtenemos] el conocimiento más esencial [de] la evolución de las estructuras [moleculares y supramoleculares]... [y] las correlaciones estructura-propiedad”, dijo Xi Kang, autor del artículo e investigador en el Departamento de Química y Centro de Ingeniería Atómica de Materiales Avanzados de la Universidad de Anhui en Anhui, China. El equipo utilizó difracción de rayos X de cristal único (SC-XRD) y espectrometría de masas de ionización por electropulverización (ESI-MS) para verificar la estructura exacta de cada nanocluster de oro y plata sintetizado, utilizando SPhpOMe o SPhoMe como ligando tiol. Curiosamente, el ligando tiol utilizado durante la síntesis cambió el empaquetamiento de los átomos de oro y plata dentro del núcleo del nanocluster y no solo la estructura externa del nanocluster. Los datos sugirieron una estructura más contraída para el nanocluster de oro y plata del ligando SPhoMe (Au9Ag6-SPhoMe) en comparación con el nanocluster de ligando SPhpOMe (Au9Ag6-SPhpOMe). El equipo de investigación también observó que las longitudes de los enlaces metal-metal eran responsables del aumento adicional de Au.9Ag6-Variantes estructurales SPhoMe (ABCD) respecto al Au9Ag6-Nanoclusters SPhpOMe (AB). Las diferentes estructuras moleculares entre el Au9Ag6-SPhoMe y Au9Ag6-Los nanoclusters SPhpOMe cambiaron las estructuras de superred de los materiales, así como sus propiedades ópticas. Inicialmente, el equipo descubrió que las absorciones ópticas de los dos materiales eran similares, lo que indicaba que los nanoclusters poseían estructuras y configuraciones electrónicas similares. Por el contrario, la intensidad de fotoluminiscencia de Au9Ag6-Los nanoclusters SPhoMe en longitudes de onda de luz de 795 nm y 785 nm eran mayores que Au9Ag6-Nanoclusters de SPhpOMe (795 nm y 758 nm) en solución y estado cristalino, respectivamente. Los autores atribuyeron estos cambios de propiedades ópticas al aumento de las interacciones de unión no covalentes en el Au.9Ag6-Estructura de nanoclusters SPhoMe, o combinaciones distintas del acoplamiento electrónico y las vías de desintegración no radiativa de origen reticular que se producen a través de interacciones electrón-fonón para dos nanoclusters. "Este trabajo no solo revela dos nanoclusters que muestran disposiciones dramáticamente diferentes en sus unidades cristalinas debido al fuerte efecto del ligando, sino que también resalta que... la ingeniería de ligandos debería ser una estrategia efectiva para diseñar ensamblajes basados en clusters altamente ordenados con estructuras y rendimientos personalizados". dijo Kang. Con esta mejor comprensión de los efectos del ligando tiol en el ensamblaje de nanoclusters, el equipo de investigación espera aplicar este conocimiento para crear nuevos nanoclusters con diferentes estructuras y propiedades. “[E]l estudio de los nanoclusters debería dirigirse a su siguiente paso: la aplicación práctica. Esperamos que los hallazgos de este trabajo... sienten las bases para la fabricación de nanomateriales ensamblados basados en grupos con altos valores de aplicación. Los trabajos futuros se centrarán en promover la estrategia de ingeniería de ligandos para nanomateriales ensamblados basados en grupos y promover aún más sus aplicaciones en diferentes campos, especialmente... la óptica”, dijo Kang.
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- Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63719.php
