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| Científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Qingdao desarrollaron un camino novedoso para sintetizar nanoclusters de aleaciones solubles en agua y atómicamente precisos.
CRÉDITO |
Abstracto:
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 el 11 de diciembre de 2023, 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.
Investigadores desarrollan una técnica para sintetizar nanoclusters de aleaciones solubles en agua
Tsinghua, China | Publicado el 12 de enero de 2024
"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", dijo 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 vuelve similar 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. Pero, si bien las correlaciones entre el tamaño, la morfología y la composición de los nanoclusters de aleaciones 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 de gran importancia desarrollar nuevas estrategias sintéticas de 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 nanoclusters de aleación Au18-xAgx(GSH)14 que pueden transformarse aún más en Au26Ag( Nanoclusters de GSH)17Cl2 por iones de oro (Au), donde GSH denota glutatión soluble en agua. Además, se pudo identificar en la superficie la posición del único átomo de Ag de los nanoclusters de Au26Ag(GSH)17Cl2.
"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 sobre 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 aleaciones para aplicaciones biomédicas.
La investigación cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la Fundación Académica Taishan de la provincia de Shandong.
Otros contribuyentes incluyen a Shuyu Qian, Fengyu Liu, Haiguang Zhu, Yong Liu, Ting Feng y Xinyue Dou de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Qingdao.
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