Pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte mostraram que o "volume" das moléculas comumente usadas na criação de nanopartículas de ouro na verdade dita o tamanho das nanopartículas - com os chamados ligantes maiores resultando em nanopartículas menores. A equipe de pesquisa também descobriu que cada tipo de ligante produz nanopartículas em uma determinada matriz de tamanhos discretos.

"Este trabalho avança nossa compreensão da formação de nanopartículas, e nos dá uma nova ferramenta para controlar o tamanho e as características das nanopartículas de ouro, "diz o Dr. Joseph Tracy, professor assistente de ciência dos materiais e engenharia na NC State e co-autor de um artigo que descreve a pesquisa. Nanopartículas de ouro são usadas em processos químicos industriais, bem como aplicações médicas e eletrônicas.

Ao criar nanopartículas de ouro, os cientistas costumam usar moléculas orgânicas chamadas ligantes para facilitar o processo. Os ligantes efetivamente reúnem átomos de ouro em uma solução para criar as nanopartículas. No processo, ligantes essencialmente se alinham lado a lado e circundam as nanopartículas em todas as três dimensões.

Os pesquisadores queriam ver se o volume dos ligantes afetava o tamanho das nanopartículas, e optou por avaliar três tipos de ligantes tiol - uma família de ligantes comumente usada para sintetizar nanopartículas de ouro. Especificamente, as moléculas ligadas às nanopartículas de ouro são hexanotiolato linear (-SC6), ciclohexanotiolato (-SCy) e 1-adamantanotiolato (-SAd). Cada um desses ligantes tem uma configuração mais volumosa do que o anterior.

Por exemplo, imagine cada ligante como uma fatia de torta, com um átomo de ouro ligado à extremidade pontiaguda. -SC6 parece uma fatia muito estreita de torta. -SCy é um pouco maior, e -SAd é o maior dos três - com a extremidade da "crosta" da fatia da torta muito mais larga do que a extremidade pontiaguda.

Os pesquisadores descobriram que o volume dos ligantes determinava o tamanho das nanopartículas. Como menos ligantes -SAd e -SCy podem se alinhar um ao lado do outro em três dimensões, menos átomos de ouro são reunidos no núcleo. Portanto, as nanopartículas são menores. -SC6, o menos volumoso dos tiolatos, pode criar as maiores nanopartículas.

"Embora tenhamos mostrado que este é um meio eficaz de controlar o tamanho das nanopartículas de ouro, achamos que pode ter implicações para outros materiais também, "diz Peter Krommenhoek, um Ph.D. estudante da NC State e principal autor do artigo. "Isso é algo que estamos explorando."

Mas os pesquisadores também fizeram outra descoberta interessante.

Quando nanopartículas particularmente pequenas se formam, eles tendem a se formar em tamanhos muito específicos, chamados de tamanhos discretos. Por exemplo, alguns tipos de nanopartículas podem consistir em 25 ou 28 átomos - mas nunca em 26 ou 27 átomos.

Neste estudo, os pesquisadores descobriram que o volume dos ligantes também mudou os tamanhos discretos das nanopartículas. "Isto é interessante, em parte, porque cada tamanho discreto representa um número diferente de átomos de ouro e ligantes, "Tracy diz, "o que poderia influenciar o comportamento químico das nanopartículas. Essa questão ainda não foi abordada."