p (Phys.org) - Nanopartículas sintetizadas a partir de metais nobres, como rutênio, ródio, paládio, prata (Ag), ósmio, irídio, platina, e ouro (Au) estão atraindo cada vez mais a atenção de pesquisadores em todo o mundo em busca de avanços em áreas como biomedicina e catalisadores. p Pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne, o Instituto de Tecnologia de Illinois, e a University of South Carolina trabalhando nas instalações do Departamento de Energia dos EUA (DOE) em Argonne, incluindo a Advanced Photon Source (APS), têm sido bem-sucedidos na síntese e caracterização de nanopartículas de casca de prata com núcleo de ouro monodisperso, utilizando um bio-molde que tem potencial como um catalisador solúvel em água para a conversão de biomassa, como árvores mortas, galhos e tocos de árvores, recortes de quintal, lascas de madeira, e até mesmo resíduos sólidos urbanos em combustíveis.

p Os metais nobres são caminhos atraentes para esta pesquisa porque, por uma coisa, ao contrário de metais básicos, eles são resistentes à corrosão quando expostos ao ar úmido.

p Catalisadores de núcleo-casca bimetálicos, onde um metal está no centro, ou seja, o nucleo, e o segundo está na superfície, ou a concha, fornecem propriedades distintas, frequentemente uma melhor reatividade, porque a partícula de metal do núcleo pode modificar a deformação da rede do metal da casca, o que resulta em uma mudança na estrutura da faixa eletrônica do metal da casca.

p Tal núcleo-casca, partículas nanométricas estão sendo estudadas na maioria dos laboratórios e universidades nacionais.

p No campo da química bioinorgânica, o uso de modelos de gaiola de proteína foi recentemente desenvolvido como um método promissor para a síntese de catalisadores de nanopartículas metálicas de tamanho uniforme.

p Nesta pesquisa, o modelo de gaiola de proteína é apoferritina (Apo), que é a proteína ferritina desprovida de um núcleo de ferro. Este complexo de proteínas consiste em 24 subunidades idênticas e tem uma forma esférica com um diâmetro externo de 12 nm e uma cavidade interna de 8 nm, conforme mostrado na figura a seguir.

p A cavidade de 8 nm pode ser usada como local para um "nanorreator" para sintetizar as nanopartículas de metal. A junção entre as subunidades consiste em 14 canais vazios, cada um com 3-4 Å de diâmetro. Eles servem como um caminho entre o exterior e o interior do núcleo da proteína.

p Os íons de metal, que funcionam como o nanorreator, difundir-se no núcleo oco do Apo através desses canais e a subsequente redução de íons metálicos na cavidade leva a uma partícula de metal por ferritina Apo.

p Embora a síntese de nanopartículas de núcleo-casca tenha sido proposta, até o momento, não houve nenhum relato de uma síntese bem-sucedida de nanopartículas de núcleo-casca dentro do Apo.

p Em uma publicação recente no Journal of Materials Chemistry , os pesquisadores neste estudo relatam pela primeira vez a síntese de solúvel em água, Apo encapsulado, Nanopartículas de ag-shell Au-core menores que 5 nm de tamanho e com uma distribuição de tamanho estreita, utilizando um Apo não modificado.

p As partículas foram caracterizadas utilizando várias técnicas de pesquisa:espalhamento de raios-X a baixo ângulo realizado na linha de luz 12-ID da Divisão de Ciência de Raios-X do APS; medições de estrutura fina de absorção de raios-x estendida na linha de raios-X 10-ID da equipe de acesso colaborativo de pesquisa de materiais, também na APS; microscopia eletrônica de transmissão de varredura feita no Centro de Microscopia Eletrônica de Argonne; microscopia eletrônica de varredura no Argonne Center for Nanoscale Materials; e cromatografia líquida de proteína rápida realizada na University of South Carolina.

p Monitorando cuidadosamente a quantidade de precursor de prata, os pesquisadores foram bem-sucedidos em controlar a espessura da casca de Ag de uma camada para várias camadas.

p Este método deve liderar o caminho para a preparação de outras nanopartículas de núcleo-casca que podem funcionar como novas, nanocatalisadores potencialmente de alto desempenho para reações de biocombustíveis catalíticas no futuro.

p Essas nanopartículas de núcleo-casca crescidas em um modelo de proteína também podem ser exploradas para futuros sistemas de entrega de drogas.