p Embora os cientistas tenham sido capazes de sintetizar nanopartículas em laboratório por décadas, o processo é principalmente de tentativa e erro, e como a formação realmente ocorre é obscura. Contudo, um estudo publicado recentemente em Nature Communications por engenheiros químicos da Swanson School of Engineering da University of Pittsburgh explica como as nanopartículas de metal se formam. p "Thermodynamic Stability of Ligand-Protected Metal Nanoclusters" (DOI:10.1038 / ncomms15988) foi co-autoria de Giannis Mpourmpakis, professor assistente de engenharia química e de petróleo, e o candidato a PhD Michael G. Taylor. A pesquisa, concluído em Mpourmpakis 'Computer-Aided Nano and Energy Lab (C.A.N.E.LA.), é financiado por meio de um prêmio CAREER da National Science Foundation e faz a ponte entre pesquisas anteriores focadas no projeto de nanopartículas para aplicações catalíticas.

p "Mesmo que haja uma extensa pesquisa sobre a síntese de nanopartículas de metal, realmente não há uma explicação racional de porque uma nanopartícula é formada, "Dr. Mpourmpakis disse." Queríamos investigar não apenas as aplicações catalíticas das nanopartículas, mas para dar um passo adiante e entender a estabilidade e formação das nanopartículas. Esta nova teoria de estabilidade termodinâmica explica por que os nanoclusters de metal protegidos por ligante são estabilizados em tamanhos específicos. "

p Um ligante é uma molécula que se liga a átomos de metal para formar núcleos de metal que são estabilizados por uma camada de ligantes, e, portanto, entender como eles contribuem para a estabilização das nanopartículas é essencial para qualquer processo de aplicação de nanopartículas. O Dr. Mpourmpakis explicou que as teorias anteriores que descreviam por que os nanoaglomerados se estabilizavam em tamanhos específicos eram baseadas em regras empíricas de contagem de elétrons - o número de elétrons que formam uma estrutura eletrônica de camada fechada, mas mostram limitações, uma vez que há nanoclusters de metal sintetizados experimentalmente que não seguem necessariamente essas regras.

p "A novidade de nossa contribuição é que revelamos que, para nanoclusters sintetizáveis ​​experimentalmente, deve haver um equilíbrio fino entre a força de ligação média do núcleo de metal do nanocluster, e a força de ligação dos ligantes ao núcleo de metal, "disse ele." Poderíamos então relacionar isso às características estruturais e composicionais dos nanoclusters, como o tamanho, número de átomos de metal, e número de ligantes.

p "Agora que temos uma compreensão mais completa desta estabilidade, podemos ajustar melhor as morfologias das nanopartículas e, por sua vez, as propriedades, para aplicações de biomarcação de células individuais e entrega de drogas direcionadas a reações catalíticas, criando assim processos de produção mais eficientes e sustentáveis. "