Potenciální aplikace sahají od biomedicínského zobrazování až po přeměnu světelné energie.
Tokio University Vědci Shinjiro Takano, Yuya Hamasaki a Tatsuya Tsukuda přímo zobrazovali, jak se geometrické uspořádání atomů ve zlatých nanoclusterech vyvíjí v nejranějších stádiích růstu.
Za stejných podmínek tým také „vyrostl“ nečekanou prodlouženou strukturou nanoclusteru, kterou pojmenovali „kvantové jehly zlaté“. Protože tyto „jehly“ silně reagují na téměř infračervené světlo, mohli umožnit mnohem ostřejší biomedicínské zobrazování a účinnější přeměnu světla a energie. Zjištění byla hlášena v Journal of American Chemical Society.
Zlato může evokovat luxus, přesto na nanočásticeJe to životně důležitý materiál v moderní technologii, protože tvoří neobvyklé struktury s odlišnými vlastnostmi. Zlaté nanoklastery s méně než 100 atomům se obvykle vyrábějí snížením, tj. Přidávání elektronů, iontů prekurzoru zlata v přítomnosti ochranných ligandů. Navzdory tomu zůstává dosažení přesné kontroly nad velikostí, tvarem a složením.
Otevření „černé skříňky“ formace klastru
„V posledních letech,“ říká Tsukuda, hlavní vyšetřovatel, „hodně úsilí bylo věnováno porozumění korelaci mezi strukturou a fyzikálně -chemickými vlastnostmi nanoklastrů. Proces formování je však považován za černou schránku. Tímto projektu jsme zahájili s přesvědčením s vírou
Vědci se tak rozhodli stanovit geometrické struktury nanoklastrů zlatých v počátečních fázích jejich tvorby. Použili mírně neobvyklé podmínky syntézy k zachycení nanoklastrů v prvních fázích růstu. Analýza rentgenového difrakce s jedním krystalem, rentgen chemických sloučenin, pokud chcete, odhalily, že zlaté nanoklastery rostly anizotropicky, jinak v různých směrech.
Objev kvantových jehel zlata
Analýza navíc odhalila zcela novou strukturu: nanoklasty ve tvaru tužky složené z trojúhelníkových trimerů a tetrahedrálních tetramerů. Vědci je jmenovali „zlaté kvantové jehly“, protože elektrony omezené v těchto nanoklastrech prokázaly kvantizované chování, kvantový jev, ve kterém mohou elektrony užívat pouze specifické potenciální energie.
„Mohli bychom zpětně vysvětlit formační procesy řady malých zlatých nanoklastrů za našich neobvyklých syntetických podmínek,“ vysvětluje Tsukuda. „Tvorba jehel se základnou trojúhelníku tří zlatých atomů namísto téměř sférického shluku je však serendipitous nálezem, které bylo daleko za naší představivostí.“
Strukturální snímky, které vědci získali z postupného růstu zlatých nanoklastrů, velmi přispívají k pochopení mechanismu formování. Tsukuda však již přemýšlí o dalších krocích.
„Chtěli bychom prozkoumat syntetizující další, jedinečné nanoklastry dále zdokonalováním podmínek syntézy. Rádi bychom také spolupracovali s dalšími odborníky na propagaci aplikace kvantových jehel zlata a využívali jejich výjimečné optické vlastnosti.“
Reference: „Rentgenová krystalografická vizualizace nukleace a anizotropního růstu ve zlatých klastrech chráněných thiolátem: Směrem k cílené syntéze kvantových jehly“ od Shinjiro Takano, Yuya Hamasaki a Tatsuya Tsukuda, 4. září 2025, 4. září 2025. Journal of American Chemical Society.
Doi: 10.1021 / jacs.5c11089
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
