Eles podem negociar com ouro, grampos atômicos e elétron-volts em vez de cimento, feixes de suporte e quilowatt-hora, mas os químicos elaboraram novos projetos em nanoescala para estruturas de baixa energia capazes de abrigar fármacos e átomos de oxigênio.

Liderado por Xiao Cheng Zeng da UNL e o ex-professor visitante Yi Gao, uma nova pesquisa revelou quatro arranjos atômicos de um aglomerado de nanopartículas de ouro. Os arranjos exibem energia potencial muito menor e maior estabilidade do que uma configuração padrão relatada no ano passado por uma equipe ganhadora do Prêmio Nobel da Universidade de Stanford.

A modelagem desses arranjos pode informar o uso do cluster como um transportador de drogas farmacêuticas e como um catalisador para a remoção de poluentes de emissões veiculares ou outros subprodutos industriais, Zeng disse.

Zeng e seus colegas revelaram os arranjos para uma molécula com 68 átomos de ouro e 32 pares de átomos de enxofre-hidrogênio ligados. Dezesseis dos átomos de ouro formam o núcleo da molécula; o restante se liga ao enxofre e ao hidrogênio para formar uma camada protetora que se origina do núcleo.

Diferenças nos arranjos atômicos podem alterar a estabilidade e energia molecular, com menos energia potencial, tornando-se uma molécula mais estável. A equipe calcula que um dos arranjos pode representar a estrutura mais estável possível em uma molécula com sua composição.

"Nosso grupo ajudou a liderar a pesquisa de nano ouro nos últimos 10 anos, "disse Zeng, um professor de química da Ameritas University. "Agora encontramos novas estruturas de revestimento de energia muito mais baixa, o que significa que eles estão mais próximos da realidade do que as análises (anteriores). Portanto, a decifração dessa estrutura de revestimento é um grande progresso. "

Os pesquisadores relataram suas descobertas na edição de 24 de abril do Avanços da Ciência , um jornal online da American Association for the Advancement of Science.

A estrutura do núcleo de ouro da molécula foi previamente detalhada pela equipe de Stanford. Com base nisso, Zeng e seus colegas usaram uma estrutura computacional apelidada de "dividir e proteger" para configurar arranjos potenciais dos átomos de ouro restantes e pares de enxofre-hidrogênio em torno do núcleo.

Os pesquisadores já sabiam que o revestimento atômico apresenta ligações em forma de grampo de vários comprimentos. Eles também sabiam a composição atômica potencial de cada curta, grampo médio e longo - como o fato de que um grampo curto consiste em dois átomos de enxofre ligados a um ouro.

Ao combinar essas informações com o conhecimento de quantos átomos residem fora do núcleo, a equipe reduziu o número de arranjos potenciais de milhões para meras centenas.

"Dividimos 32 em curtos, médio e longo (permutações), "disse Zeng, que ajudou a desenvolver a abordagem de dividir e proteger em 2008. "Nós alinhamos todos os arranjos possíveis, e então calculamos suas energias para encontrar as mais estáveis.

"Sem essas regras, é como encontrar uma agulha no rio Platte. Com eles, é como encontrar uma agulha em uma fonte fora da União de Nebraska. Ainda é difícil, mas é muito mais gerenciável. Você tem um alcance muito mais estreito. "

Os pesquisadores recorreram à abordagem computacional devido à dificuldade de captura da estrutura via cristalografia de raios X ou microscopia eletrônica de transmissão de partícula única. dois dos métodos de imagem mais comuns em escala atômica.

Conhecendo as configurações mais estáveis ​​da nanopartícula, Zeng disse, poderia permitir que engenheiros biomédicos identificassem locais de ligação apropriados para drogas usadas no tratamento de câncer e outras doenças. As descobertas também podem otimizar o uso de nanopartículas de ouro para catalisar o processo de oxidação que transforma as emissões perigosas de monóxido de carbono no dióxido de carbono menos nocivo, ele disse.