Edele metalen nanodeeltjes, zoals goud en zilver, zijn bekend in het onderzoeksveld van katalyse en biomedische toepassingen. Bijvoorbeeld, gouden en zilveren nanodeeltjes kunnen goede katalysatoren zijn voor verschillende chemische transformaties, zoals hydrogenering en oxidatie. Ze kunnen ook worden gebruikt voor bio-imaging, en als medicijndragers en radiosensitizers bij kankertherapie vanwege hun optische eigenschappen en biocompatibiliteit. Zilvernanodeeltjes zijn op grote schaal onderzocht en gebruikt in commerciële producten vanwege hun antimicrobiële activiteit tegen een breed spectrum van micro-organismen.

Ze hebben wel wat beperkingen, Hoewel. Een beter inzicht op moleculaire schaal in hun gedrag is moeilijk vanwege hun verschillende groottes in de gedispergeerde fase. Dankzij de vooruitgang van nanowetenschap en nanotechnologie, er zijn verschillende nieuwe nanomaterialen geproduceerd met interessante fysisch-chemische eigenschappen die een groot aantal toepassingen ten goede komen. Dit omvat ultrakleine metalen nanoclusters (maat <2 nm), die kan worden verkregen met een hoge uniformiteit van deeltjesgrootte in de gedispergeerde fase, hoge atomaire precisie en consistente moleculaire structuur. Er zijn verschillende gouden nanoclusters geproduceerd, gekristalliseerd en gekarakteriseerd. Een van de meest intensief bestudeerde is atomair nauwkeurige thiolaat-beschermde gouden nanoclusters. Er zijn verschillende gouden nanoclusters die zijn gemeld. Onder hen thiolaat-beschermde Au ₂₅ SR ₁₈ NC's zijn het meest intensief bestudeerd. Het moleculaire begrip van Au ₂₅ SR ₁₈ NC's zijn goed ingeburgerd met behulp van röntgenkristallografie, electrospray ionisatie spectroscopie, moleculaire dynamica en dichtheidsfunctionaaltheorie analyses.

In het algemeen, de fysisch-chemische eigenschappen van gouden nanoclusters verschillen van hun tegenhangers van nanodeeltjes vanwege hun ultrakleine grootte ( <2 nm en <150 goudatomen), waardoor ze reactiever worden, met een hogere oppervlakte / volumeverhouding en een hoger atomair gebruik. Dit betekent dat het meer goudatoom efficiënt kan worden gebruikt. Het ultrakleine formaat draagt ​​ook bij aan kwantumopsluitingseffecten. In tegenstelling tot plasmongouden nanodeeltjes, die continue of semi-continue energieniveaus hebben, gouden nanoclusters hebben een onderscheidende discrete elektronische structuur en moleculair-achtige eigenschappen, zoals verbeterde fotoluminescentie, intrinsiek magnetisme, intrinsieke chiraliteit en discreet redoxgedrag. Ook, de fysisch-chemische eigenschappen van gouden nanoclusters zijn meer afhankelijk van de grootte en atomen dan gouden nanodeeltjes, die een collectief karakter hebben. Daarom, deze eigenschappen kunnen opmerkelijk worden afgesteld door ligand- en metaaltechniek. Voorbeelden van ligand-engineering zijn onder meer het variëren van het aantal en de samenstelling van liganden, en het wijzigen van ligandtypen, lengte en functionele groepen. Metaaltechniek kan variëren van metaalaantal en samenstelling. Deze strategieën zijn nuttig voor het ontwerpen van ligand-beschermde gouden nanoclusters.

IIUM-onderzoeker Dr. Ricca Rahman Nasaruddin heeft gewerkt aan Au ₂₅ SR ₁₈ NC's voor katalyse sinds haar doctoraatsstudie en heeft een moleculair begrip van de rollen van liganden in katalytische toegankelijkheid, werkzaamheid, reactiepad en reactiemechanisme. Momenteel, zij en haar collega's werken aan het verbeteren van de stabiliteit van de metalen nanoclusterkatalysatoren door ze te immobiliseren op verschillende ondersteunende materialen die kunnen worden verkregen uit landbouw- en productieafval. Bijvoorbeeld, geïmmobiliseerde gouden nanoclusters op chitine geëxtraheerd uit garnalenafval hebben de recycleerbaarheid van de gouden nanoclusterkatalysatoren in 4-nitrofenolhydrogenering in oplossing verbeterd in vergelijking met vrije gouden nanoclusters, die niet kunnen worden teruggewonnen na de katalytische reactie.

"Gelegeerde goud-zilver nanoclusters hebben betere antimicrobiële activiteiten in vergelijking met de enkele gouden en zilveren nanoclusters, " zegt Dr. Ricca Rahman Nasaruddin.

Ze werken ook aan de productie van nanoclusters van goud-zilverlegeringen die worden beschermd door glutathion voor antimicrobiële toepassingen. Deze nieuwe legering nanomaterialen kunnen verder worden gebruikt in verschillende antimicrobiële toepassingen zoals wondverbanden en ontsmettingsmiddelen. In aanvulling, de legering goud-zilver nanoclusters vertonen ook fotoluminescente eigenschappen die verder kunnen worden bestudeerd voor theranostische toepassingen. Het onderzoeksteam van Nasaruddin onderzoekt ook het potentieel van gouden nanoclusters bij de ontwikkeling van diagnostiek en nanocosmetica.