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Il SupraBioNano Lab presso il Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano, in collaborazione con l’Università di Bologna e l’Università Aalto di Helsinki, ha sintetizzato per la prima volta un superfluorurato nanocluster d’oro, costituito da un nucleo di soli 25 atomi d’oro, a cui sono legate 18 molecole fluorurate a struttura ramificata.Il progetto è stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista “Nature Communications”.

I cluster metallici sono una classe innovativa di nanomateriali molto complessi, caratterizzati da dimensioni ultra-piccole e peculiari proprietà chimico-fisiche quali luminescenza e attività catalitica, che ne favoriscono l’applicazione in diversi ambiti scientifici di grande importanza in relazione alla moderna sfide globali. Questi includono la medicina di precisione, in cui i nanocluster metallici vengono utilizzati come sonde innovative per applicazioni diagnostiche e terapeutiche, e la transizione energetica, dove vengono applicati come catalizzatori efficienti per la produzione di idrogeno verde.

La cristallizzazione di nanocluster metallici offre la possibilità di ottenere campioni di elevata purezza, consentendo di determinarne la struttura atomica fine; tuttavia, al momento questo rimane un processo molto difficile da controllare. Le metodologie sviluppate in questo studio hanno promosso la cristallizzazione dei nanocluster, consentendo di determinarne la struttura atomica mediante diffrazione di raggi X presso il Sincrotrone Elettra di Trieste. Il risultato finale è la descrizione strutturale del più complesso nano-oggetto fluorurato mai riportato.

“Grazie alla presenza di un guscio completamente fluorurato, contenente quasi 500 atomi di fluoro, il nanocluster d’oro viene stabilizzato dalle numerose interazioni tra gli atomi di fluoro del legante, favorendone la cristallizzazione”, afferma il professor Giancarlo Terraneo.

“A breve sarà possibile studiare la struttura di questi nanomateriali avanzati al Politecnico di Milano, dove – grazie anche al contributo della Regione Lombardia – Next-GAME, laboratorio dedicato all’uso di strumenti a raggi X all’avanguardia per la caratterizzazione di cristalli, nanoparticelle e colloidi”, conclude il professor Pierangelo Metrangolo, a nome di Next-GAME.

Le interazioni tra gli atomi di fluoro sia all’interno del nanocluster che tra i nanocluster sono state razionalizzate utilizzando tecniche di chimica quantistica presso l’Università di Bologna “G. Ciamician” Dipartimento di Chimica della Dott.ssa Angela Acocella e del professor Francesco Zerbetto.

Allo studio hanno contribuito anche la Professoressa Valentina Dichiarante, la Professoressa Francesca Baldelli Bombelli, la Dott.ssa Claudia Pigliacelli e il Professor Giulio Cerullo, del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, esaminando le caratteristiche ottiche del nanocluster e dimostrando l’impatto dei leganti fluorurati sull’attività ottica del nucleo d’oro .

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