Nos últimos anos, nanoaglomerados metálicos ultrapequenos desbloquearam avanços em campos que vão desde bioimagem e biossensor até bioterapia, graças às suas propriedades moleculares únicas.



Em um estudo publicado na revista Polyoxometalates , uma equipe de pesquisa da Universidade de Ciência e Tecnologia de Qingdao propôs um projeto para sintetizar nanoaglomerados de liga solúveis em água e atomicamente precisos.

"A novidade deste estudo está em uma nova estratégia para a síntese de nanoaglomerados de liga solúveis em água e uma contribuição adicional para a compreensão fundamental do mecanismo de liga de nanoaglomerados metálicos", disse o autor do estudo, Xun Yuan, da Universidade de Ciência e Tecnologia de Qingdao.

"O objetivo final é desenvolver nanopartículas de liga como uma nova nanomedicina", disse Yuan.

Os nanoaglomerados são feitos de apenas algumas dezenas de átomos, e o tamanho de seus núcleos é geralmente inferior a 2 nanômetros (nm). Como o tamanho ultrapequeno dos aglomerados está próximo do comprimento de onda dos elétrons de Fermi, a banda contínua torna-se descontínua e torna-se semelhante a uma molécula com níveis de energia discretos. Consequentemente, os nanoclusters exibem características ópticas e eletrônicas únicas.

Estudos recentes demonstraram como nanoaglomerados de ligas – sintetizados pela combinação de dois ou mais metais diferentes em uma estrutura de nanoaglomerados monometálicos – podem gerar novas estruturas geométricas e funcionalidades adicionais. Os pesquisadores podem "ajustar" as propriedades físicas e químicas (por exemplo, ópticas, catalíticas e magnéticas) de nanoaglomerados metálicos. Além disso, os nanoaglomerados de ligas frequentemente exibem propriedades sinérgicas ou novas que vão além das dos nanoaglomerados monometálicos.

O aumento do interesse em oportunidades potenciais estimulou atividades recentes para desenvolver novos métodos para sintetizar nanoaglomerados de ligas. No entanto, embora as correlações entre o tamanho, a morfologia e a composição dos nanopartículas de liga e suas propriedades físico-químicas tenham sido bem demonstradas, as questões relacionadas aos processos de dopagem e às respostas dinâmicas não são bem compreendidas, de acordo com Yuan.

"Essas questões não resolvidas se devem principalmente às limitações técnicas na caracterização da distribuição dos átomos da liga em nível atômico, especialmente no rastreamento em tempo real do movimento dinâmico dos heteroátomos nas nanopartículas da liga durante as reações", disse Yuan.

Além disso, a maioria desses métodos foi explorada para nanopartículas de ligas hidrofóbicas, o que pode impedir a síntese de nanopartículas de ligas solúveis em água. Dada a ampla aplicação de nanopartículas de ligas solúveis em água na biomedicina e na proteção ambiental, o desenvolvimento de novas estratégias sintéticas para nanopartículas de ligas solúveis em água em nível atômico é significativamente importante.

Com esse objetivo em mente, Yuan e colaboradores descobriram que a semeadura de íons de prata (Ag) poderia desencadear a transformação de nanoaglomerados à base de ouro (Au) em liga Au_18-x Ag_x (GSH)₁₄ nanoaglomerado que pode ser posteriormente transformado em Au₂₆ com composição fixa Ag(GSH)₁₇ Cl₂ nanoaglomerados por íons de ouro (Au) - com GSH denotando glutationa solúvel em água. Além disso, a posição do único átomo Ag de Au₂₆ Ag(GSH)₁₇ Cl₂ nanoaglomerados puderam ser identificados na superfície.

"Nossos resultados podem alcançar a modulação em nível de átomo de nanopartículas metálicas e fornecer uma plataforma para a produção de nanomateriais funcionais de liga para aplicações específicas", disse Yuan. "Além disso, o mecanismo de liga adquirido pode aprofundar a compreensão das propriedades-desempenho dos nanomateriais de liga, contribuindo para a geração de novos conhecimentos nas áreas de nanomateriais, química e ciência de nanoclusters."

Em estudos futuros, os pesquisadores utilizarão esses nanoaglomerados de liga para aplicações biomédicas.

Mais informações: Shuyu Qian et al, Liga induzida por íons metálicos e transformação de tamanho de nanoaglomerados de metal solúveis em água, Polioxometalatos (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140049
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