Ces dernières années, les nanoclusters métalliques ultra-petits ont permis des progrès dans des domaines allant de la bioimagerie et de la biodétection à la biothérapie, grâce à leurs propriétés moléculaires uniques.
Dans une étude publiée dans la revue Polyoxométalatesune équipe de recherche de l’Université des sciences et technologies de Qingdao a proposé une conception permettant de synthétiser des nanoclusters d’alliages atomiquement précis et solubles dans l’eau.
« La nouveauté de cette étude réside dans une nouvelle stratégie pour la synthèse de nanoclusters d’alliages solubles dans l’eau et dans une contribution supplémentaire à la compréhension fondamentale du mécanisme d’alliage des nanoclusters métalliques », a déclaré l’auteur de l’étude, Xun Yuan, de l’Université des sciences et technologies de Qingdao.
« Le but ultime est de développer de tels nanoclusters d’alliages en tant que nouvelle nanomédecine », a déclaré Yuan.
Les nanoclusters sont constitués de quelques dizaines à quelques dizaines d’atomes et la taille de leurs noyaux est généralement inférieure à 2 nanomètres (nm). Étant donné que la taille ultra-petite des amas est proche de la longueur d’onde de Fermi des électrons, la bande continue devient discontinue et ressemble à une molécule avec des niveaux d’énergie discrets. Par conséquent, les nanoclusters présentent des caractéristiques optiques et électroniques uniques.
Des études récentes ont démontré comment les nanoclusters d’alliages, synthétisés en combinant deux ou plusieurs métaux différents dans un cadre de nanoclusters monométalliques, peuvent générer de nouvelles structures géométriques et des fonctionnalités supplémentaires. Les chercheurs peuvent « ajuster » les propriétés physiques et chimiques (par exemple, optiques, catalytiques et magnétiques) des nanoamas métalliques. De plus, les nanoclusters d’alliages présentent souvent des propriétés synergiques ou nouvelles qui vont au-delà de celles des nanoclusters monométalliques.
L’intérêt accru pour les opportunités potentielles a stimulé des activités récentes visant à développer de nouvelles méthodes de synthèse de nanoclusters d’alliages. Cependant, bien que les corrélations entre la taille, la morphologie et la composition des nanoclusters d’alliage et leurs propriétés physicochimiques aient été bien démontrées, les problèmes liés aux processus de dopage et aux réponses dynamiques ne sont pas bien compris, selon Yuan.
« Ces problèmes non résolus sont principalement dus aux limitations techniques dans la caractérisation de la distribution des atomes d’alliage au niveau atomique, en particulier dans le suivi en temps réel du mouvement dynamique des hétéroatomes dans les nanoparticules d’alliage au cours des réactions », a déclaré Yuan.
En outre, la plupart de ces méthodes ont été exploitées pour des nanoclusters d’alliages hydrophobes, ce qui peut exclure la synthèse de nanoclusters d’alliages hydrosolubles. Compte tenu de la large application des nanoclusters d’alliages solubles dans l’eau en biomédecine et dans la protection de l’environnement, il est extrêmement important de développer de nouvelles stratégies de synthèse pour les nanoclusters d’alliages solubles dans l’eau au niveau atomique.
Avec cet objectif à l’esprit, Yuan et ses collaborateurs ont découvert que l’ensemencement d’ions argent (Ag) pourrait déclencher la transformation de nanoclusters à base d’or (Au) en nanoclusters d’alliage Au18-xAgx (GSH) 14 qui peuvent ensuite être transformés en Au26Ag à composition fixe ( Nanoclusters GSH)17Cl2 par des ions or (Au), GSH désignant le glutathion hydrosoluble. De plus, la position de l’atome unique d’Ag des nanoclusters Au26Ag(GSH)17Cl2 a pu être identifiée à la surface.
« Nos résultats pourraient permettre la modulation des nanoparticules métalliques au niveau atomique et fournir une plate-forme pour produire des nanomatériaux fonctionnels en alliage pour des applications spécifiques », a déclaré Yuan. « En outre, le mécanisme d’alliage acquis pourrait approfondir la compréhension des propriétés et performances des nanomatériaux en alliage, contribuant ainsi à la génération de nouvelles connaissances dans les domaines des nanomatériaux, de la chimie et de la science des nanoclusters. »
Dans les études futures, les chercheurs utiliseront ces nanoclusters d’alliage pour des applications biomédicales.
Plus d’information:
Shuyu Qian et al, Alliage induit par des ions métalliques et transformation de la taille de nanoclusters métalliques solubles dans l’eau, Polyoxométalates (2023). DOI : 10.26599/POM.2023.9140049
Fourni par Tsinghua University Press