Pesquisadores da Universidade de Jyväskylä, Finlândia, e a Colorado State University, EUA, determinaram pela primeira vez o comportamento dinâmico da camada de ligante de um nanocluster de ouro solúvel em água em solução. O avanço abre um caminho para estratégias controláveis ​​para a funcionalização de nanopartículas ligadas para aplicações. O trabalho na Universidade de Jyväskylä foi apoiado pela Academia da Finlândia. A pesquisa foi publicada em Nature Communications em 21 de janeiro de 2016.

Partículas de ouro em escala nanométrica são intensamente investigadas para aplicações como catalisadores, sensores, dispositivos de liberação de drogas e agentes de contraste biológico e como componentes em fotônica e eletrônica molecular. As menores partículas têm núcleos de metal de apenas 1–2 nm com algumas dezenas a algumas centenas de átomos de ouro. Seus núcleos de metal são cobertos por uma camada de ligante orgânico estabilizador. As fórmulas moleculares e a estrutura atômica de estado sólido de muitos desses compostos, chamados de "clusters", foram resolvidos nos últimos anos. Ainda, é um desafio considerável entender sua estrutura em escala atômica e comportamento dinâmico na fase de solução. Esta é uma informação crucial que pode ajudar os pesquisadores a entender como os nanoclusters interagem com o meio ambiente.

Os pesquisadores estudaram um nanocluster de precisão molecular previamente identificado que tem 102 átomos de ouro e 44 ligantes de tiol (Figura 1, direito). A estrutura de estado sólido deste cluster foi resolvida a partir de experimentos de difração de raios-X de cristal único em 2007. A concha do ligante tem uma simetria baixa e produz um grande número de sinais na medição de RMN de próton convencional (Figura 1, deixou). Os pesquisadores conseguiram uma atribuição completa de todos os sinais para ligantes tióis específicos, usando uma combinação de experimentos de ressonância magnética nuclear correlacionada (NMR), cálculos de teoria funcional de densidade e simulações de dinâmica molecular.

Os pesquisadores finlandeses em Jyväskylä usaram anteriormente este material de agrupamento específico, por exemplo, para estudos estruturais de enterovírus.

"Agora que sabemos exatamente qual ligante produz qual sinal de NMR, podemos prosseguir com estudos precisos sobre como esse nanocluster interage com o ambiente químico e biológico na fase aquosa. Isso dá um potencial sem precedentes para entender e controlar as interfaces orgânico-inorgânicas que são relevantes para materiais biológicos-inorgânicos híbridos, "diz o professor da Academia Hannu Häkkinen do Centro de Nanociência da Universidade de Jyväskylä. Häkkinen coordenou o trabalho da equipe finlandesa-americana.