p Alterar um único átomo em um nanocluster de prata muda consideravelmente suas propriedades, criando uma excelente oportunidade para projetar esses clusters. p O aparecimento de metais, como sua superfície brilhante ou sua condutividade elétrica, é determinado pelo conjunto de átomos que compõem o metal. A situação difere em escala molecular, e pesquisadores da King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Arábia Saudita, mostraram que substituir um único átomo em um aglomerado de 25 átomos de prata por um átomo de ouro muda fundamentalmente suas propriedades.

p Nanoclusters de átomos de metal são feitos de um núcleo de alguns átomos de metal cercado por uma camada protetora de ligantes estabilizadores. Nanoclusters vêm em tamanhos diferentes, mas cada variação estável de nanoaglomerados tem exatamente o mesmo número de átomos de metal. Isso leva a propriedades muito controláveis, observou Osman Bakr, Professor associado de ciência de materiais e engenharia da KAUST e líder da equipe de pesquisa.

p "Nanoclusters têm arranjos únicos de átomos e absorção dependente do tamanho, fluorescência, propriedades eletrônicas e catalíticas, " ele disse.

p Um nanocluster de metal popular é [Ag ₂₅ (SR) ₁₈ ] -, que consiste em 25 átomos de prata. Este nanocluster é único, pois corresponde a um nanocluster de ouro que tem exatamente o mesmo número de átomos. Ambos os clusters têm propriedades diferentes devido aos diferentes metais usados. Para entender como exatamente a composição atômica afeta essas propriedades, os pesquisadores substituíram um único átomo de prata por ouro.

p Substituir um único átomo em um nanocluster é uma tarefa difícil. Métodos químicos diretos podem ser usados, mas estes dão pouco controle sobre quantos átomos são substituídos, tornando difícil atribuir propriedades particulares à estrutura do nanocluster.

p Em vez de, os pesquisadores usaram um processo de substituição galvânica que depende da diferença no potencial eletroquímico entre os átomos que entram e saem para induzir substituições atômicas. Para sua surpresa, o processo produziu uma troca atômica confiável e precisa, na qual apenas o átomo central de prata é substituído por ouro.

p A substituição produziu mudanças dramáticas no nanocluster. Uma solução dos nanoclusters de prata aparece em laranja, ao passo que, após a substituição do átomo central, a cor torna-se verde escura.

p Isso indica mudanças mais fundamentais nas propriedades, Bakr disse. "A estabilidade ambiente e a fluorescência do nanocluster foram aumentadas por um fator de 25 como resultado dessa substituição de átomo único. Além disso, agora somos capazes de demonstrar a importância de uma impureza de um único átomo nas nanopartículas e modular as propriedades no nível de um único átomo, " ele notou.

p A substituição confiável de apenas um único átomo de ouro abre a porta para uma investigação mais sistemática de nanoclusters de metal, o que pode ajudar a desvendar os mecanismos das mudanças químicas e físicas decorrentes da substituição.