Nos últimos anos, tem havido um interesse crescente no uso de nanoaglomerados de prata (Ag NCs), partículas de prata em nanoescala compostas de dezenas a centenas de átomos, em vários campos como ciência de materiais, química e biologia. Ag NCs normalmente têm tamanhos que variam de 1 a 3 nm. Os cientistas fizeram progressos significativos na criação e manipulação de Ag NCs, levando ao desenvolvimento de materiais montados em cluster de prata (SCAMs).



SCAMs são materiais emissores de luz compostos de muitos Ag NCs interconectados, unidos por moléculas ligantes orgânicas especiais chamadas "ligantes". O que há de especial neles é sua capacidade de design estrutural em nível molecular e propriedades fotofísicas únicas. No entanto, a sua utilização generalizada tem sido limitada devido à sua arquitetura estrutural diferente quando imersos em diferentes solventes.

Para resolver este problema, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência de Tóquio (TUS), liderada pelo professor Yuichi Negishi e incluindo o professor assistente Saikat Das, desenvolveu recentemente dois novos SCAMs luminescentes tridimensionais conectados (4.6) compreendendo um Ag <sub>12 núcleo do cluster conectado por ligantes de piridina quadridentados - [Ag12 (S ^t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPEPE)6 ]n , denotado como TUS 1 e [Ag12 (S ^t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPVPE)6 ]n , denotado como TUS 2.

“Desenvolvemos com sucesso duas arquiteturas conectadas a clusters de prata com uma nova estrutura de ligação, que pode ser aplicada ao monitoramento e avaliação ambiental”, explica o Prof. Este estudo foi publicado na revista Nanoscale .

Os pesquisadores sintetizaram os SCAMs usando o mesmo método de reação fácil, com a única diferença sendo as moléculas ligantes. Eles combinaram [AgS ^t Bu]n e CF3 COOAg em solução de acetonitrila e etanol. As moléculas ligantes TPEPE =1,1,2,2-tetraquis(4-(piridin-4-iletinil)fenil)eteno e TPVPE =1,1,2,2-tetraquis(4-((E )-2-(piridin-4il)vinil)fenil)eteno foram dissolvidos em produtos químicos separados, nomeadamente tetra-hidrofurano e diclorometano, respectivamente.

A solução metálica foi então adicionada à solução da molécula ligante e deixada cristalizar no escuro. Após um dia, cristais amarelos se formaram próximo à junção das duas soluções, significando a criação dos SCAMs.

A equipe realizou vários testes para examinar a estrutura dos SCAMs. Eles descobriram que o TUS 1 tinha uma estrutura em forma de bastão, enquanto o TUS 2 tinha uma estrutura em forma de bloco. Eles também testaram a estabilidade química dos materiais, mergulhando-os em diferentes solventes, e descobriram que a sua estrutura cristalina permaneceu inalterada, destacando a sua excepcional estabilidade.

Além disso, devido às suas excepcionais propriedades de fluorescência com rendimento quântico de até 9,7% e estabilidade em água, a equipe investigou o potencial dos SCAMs para detecção de íons metálicos em soluções aquosas.

Para sua alegria, ambos os SCAMs eram altamente sensíveis ao Fe ³⁺ íons, que efetivamente extinguiram sua fluorescência à temperatura ambiente, indicando a presença de Fe ³⁺ íons. Os limites de detecção de Fe ³⁺ os íons eram 0,05 e 0,86 nM L ^–1 para UST 1 e UST 2, respectivamente, comparáveis ​​aos valores padrão. Além disso, ambos os SCAMs foram altamente seletivos em relação ao Fe ³⁺ e não foram afetados por outros íons metálicos comuns.

Estes resultados sugerem uma aplicação potencial de SCAMs no monitoramento ambiental, particularmente na detecção de Fe ³⁺ íons na água. "A capacidade de ligar aglomerados de prata através de vários modos de ligação pode permitir uma fabricação ascendente de materiais com várias propriedades físico-químicas. Desenvolvimentos adicionais da nanotecnologia podem, assim, permitir-nos fabricar materiais e dispositivos em menor escala, o que se espera que leve a funcionalidades mais elevadas em materiais e dispositivos", diz o Prof. Negishi.

Mais informações: Jin Sakai et al, Síntese e propriedades de luminescência de dois materiais montados em cluster de prata para Fe seletivo ³⁺ detecção, nanoescala (2023). DOI:10.1039/D3NR01920A
Informações do diário: Nanoescala

Fornecido pela Universidade de Ciências de Tóquio</sub>