原子精确的贵金属纳米簇

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原子精确的贵金属纳米簇:新兴的金属纳米材料,可以更好地分子理解其物理结构

贵金属纳米粒子,例如金和银,在催化和生物医学应用的研究领域中是众所周知的。例如,金和银纳米颗粒可以是用于各种化学转化(例如氢化和氧化)的良好催化剂。由于它们的光学性质和生物相容性,它们还可以用于生物成像,并在癌症治疗中用作药物载体和放射增敏剂。银纳米颗粒因其对多种微生物的抗菌活性而被广泛研究并用于商业产品。

但是,它们确实有一些限制。由于它们在分散相中的大小不同,因此很难更好地了解它们的行为的分子尺度。由于纳米科学和纳米技术的进步,已经生产出了具有有趣的物理化学性质的各种新型纳米材料,这些材料有益于众多应用。这包括超小型金属纳米团簇(尺寸<2 nm),可以在分散相中获得高度均匀的粒径,高原子精度和一致的分子结构。已经生产,结晶和表征了各种金纳米簇。研究最深入的问题之一是原子精确的硫醇盐保护的金纳米团簇。已经报道了几个金纳米簇。其中硫醇盐保护的Au 25 SR18 NCs是研究最深入的。通过使用X射线晶体学,电喷雾电离光谱,分子动力学和密度泛函理论分析,已经很好地建立了Au 25 SR 18 NCs的分子理解。

通常,金纳米团簇的物理化学特性与纳米粒子相似,因为它们具有超小的尺寸(<2 nm和<150个金原子),使其具有更高的反应活性,更高的表面积体积比和更高的原子利用率。这意味着可以有效地利用更多的金原子。超小尺寸也有助于量子限制效应。不同于等离激元金纳米粒子金纳米团簇具有连续或半连续的能级,它们具有独特的离散电子结构和类似分子的特性,例如增强的光致发光,固有磁性,固有手性和离散氧化还原行为。同样,金纳米团簇的物理化学性质比金纳米团簇具有更大的大小和原子依赖性,而金纳米颗粒具有集体性。因此,这些性质可以通过配体和金属工程显着地调节。配体工程的例子包括改变配体的数量和组成,以及修饰配体类型,长度和官能团。金属工程可能涉及变化的金属数量和成分。这些策略可用于工程设计配体保护的金纳米团簇。


IIUM研究人员Ricca Rahman Nasaruddin博士自博士学位研究以来一直从事Au 25 SR 18 NCs的催化研究,并且对配体在催化可及性,活性,反应途径和反应机理中的作用建立了分子理解。目前,她和她的同事们正在努力提高金属纳米簇的稳定性。通过将催化剂固定在几种可以从农业和工业废物中获得的载体材料上,从而获得催化剂。例如,与从虾壳废料中提取的几丁质固定化的金纳米团簇相比,在催化反应后无法回收的游离金纳米团簇提高了金纳米团簇催化剂在溶液中4-硝基苯酚加氢中的可回收性。

Ricca Rahman Nasaruddin博士说:“与单个金和银纳米团簇相比,合金金-银纳米团簇具有更好的抗菌活性。”

他们还致力于生产受谷胱甘肽保护的金银合金纳米簇,用于抗菌应用。这种新的合金纳米材料可以进一步用于各种基于抗菌的应用中,例如伤口敷料和消毒剂。此外,合金金银纳米团簇还显示出光致发光特性,可以进一步用于治疗学应用研究。Nasaruddin的研究团队还正在研究金纳米簇在诊断学和纳米化妆品开发中的潜力。


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