Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Onderzoekers ontwikkelen een techniek om in water oplosbare nanoclusters van legeringen te synthetiseren

"Het uiteindelijke doel is om zulke legeringsnanoclusters te ontwikkelen als nieuwe nanogeneeskunde," zei Yuan.

Nanoclusters bestaan ​​uit slechts enkele tot tientallen atomen, en de grootte van hun kernen is gewoonlijk minder dan 2 nanometer (nm). Omdat de ultrakleine omvang van de clusters dicht bij de Fermi-golflengte van elektronen ligt, wordt de continue band discontinu en wordt molecuulachtig met discrete energieniveaus. Bijgevolg vertonen de nanoclusters unieke optische en elektronische kenmerken.

Recente studies hebben aangetoond hoe nanoclusters van legeringen – gesynthetiseerd door het combineren van twee of meer verschillende metalen tot een monometallisch nanoclusterraamwerk – nieuwe geometrische structuren en extra functionaliteit kunnen genereren. Onderzoekers kunnen de fysische en chemische eigenschappen (bijvoorbeeld optisch, katalytisch en magnetisch) van metalen nanoclusters 'afstemmen'. Bovendien vertonen nanoclusters van legeringen vaak synergetische of nieuwe eigenschappen die verder gaan dan die van monometallische nanoclusters.

De toegenomen belangstelling voor potentiële mogelijkheden heeft de recente activiteit aangespoord om nieuwe methoden te ontwikkelen voor het synthetiseren van nanoclusters van legeringen. Hoewel de correlaties tussen de grootte, morfologie en samenstelling van legeringsnanoclusters en hun fysisch-chemische eigenschappen goed zijn aangetoond, zijn de problemen rond dopingprocessen en de dynamische reacties echter nog niet goed begrepen, aldus Yuan.

"Deze onopgeloste problemen zijn voornamelijk te wijten aan de technische beperkingen bij het karakteriseren van de verdeling van legeringsatomen op atomair niveau, vooral bij het realtime volgen van de dynamische heteroatoombeweging in de nanodeeltjes van de legering tijdens de reacties", aldus Yuan.

Bovendien werden de meeste van deze methoden benut voor nanoclusters van hydrofobe legeringen, wat de synthese van nanoclusters van wateroplosbare legeringen kan uitsluiten. Gezien de brede toepassing van nanoclusters van wateroplosbare legeringen in de biogeneeskunde en milieubescherming, is het ontwikkelen van nieuwe synthetische strategieën voor nanoclusters van wateroplosbare legeringen op atomair niveau van groot belang.

Met dit doel voor ogen ontdekten Yuan en zijn medewerkers dat het zaaien van zilver- (Ag)-ionen de transformatie van op goud (Au) gebaseerde nanoclusters naar de legering Au18-x zou kunnen veroorzaken. Agx (GSH)14 nanocluster dat verder kan worden getransformeerd naar samenstellingsvaste Au26 Ag(GSH)17 Cl2 nanoclusters door goud (Au) ionen – waarbij GSH wateroplosbaar glutathion aanduidt. Bovendien is de positie van het enkele Ag-atoom van Au26 Ag(GSH)17 Cl2 nanoclusters zouden op het oppervlak kunnen worden geïdentificeerd.

"Onze resultaten zouden de modulatie van metalen nanodeeltjes op atoomniveau kunnen bereiken en een platform kunnen bieden voor de productie van legeringsfunctionele nanomaterialen voor specifieke toepassingen", aldus Yuan. "Bovendien kan het verworven legeringsmechanisme het begrip van de eigenschappen en prestaties van gelegeerde nanomaterialen verdiepen, en bijdragen aan het genereren van nieuwe kennis op het gebied van nanomaterialen, chemie en nanoclusterwetenschap."

In toekomstige studies zullen de onderzoekers deze legeringsnanoclusters gebruiken voor biomedische toepassingen.

Meer informatie: Shuyu Qian et al, Door metaalionen geïnduceerde legering en groottetransformatie van in water oplosbare metalen nanoclusters, Polyoxometalaten (2023). DOI:10.26599/POM.2023.9140049

Aangeboden door Tsinghua University Press




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Vleugelafdrukken kunnen individuele vleermuizen net zo effectief identificeren als vingerafdrukken mensen identificeren
  2. Hoe zwemmen waterschimmelsporen?
  3. Meer dan een getallenspel:nieuwe techniek meet microbiële gemeenschappen op biomassa
  4. Overeenkomsten tussen bacteriën en protisten
  5. Onderzoekers helpen bij het onthullen van een blauwdruk voor fotosynthese
  6. Hoe lang duurt het voordat zeegras is hersteld? Wat meer zwanen kunnen betekenen voor estuaire ecosystemen
  7. Moet ik pompoentaart in de koelkast bewaren? Voedselveiligheidsinformatie voor het pompoenseizoen
  8. Vogelherkenning
  9. Coole ideeën voor een 3D-model van DNA

Wetenschap