Un nuovo nanomateriale per la medicina di precisione e la transizione ecologica. Su Nature Communications lo studio del Politecnico di Milano che ha sintetizzato per la prima volta un nanocluster di oro superfluorurato
Il SupraBioNano Lab (SBNLab) (1) del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica "Giulio Natta" del Politecnico di Milano, in collaborazione con l'Università di Bologna e la Aalto University di Helsinki (Finlandia), ha sintetizzato, per la prima volta, un nanocluster di oro superfluorurato, costituito da un nucleo di soli 25 atomi di oro al quale sono legate 18 molecole fluorurate a struttura ramificata. Il lavoro è stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Communications. (2)
I cluster metallici sono una classe innovativa di nanomateriali molto complessi, caratterizzati da dimensioni ultrapiccole (<2nm) e da peculiari proprietà chimico-fisiche, quali luminescenza e attività catalitica, che ne promuovono l'applicazione in diversi campi scientifici di forte rilevanza per le moderne sfide globali. Questi includono la medicina di precisione, in cui i nanocluster metallici vengono usati come sonde innovative per applicazioni diagnostiche e terapeutiche, e la transizione energetica, dove trovano applicazione come efficienti catalizzatori per la produzione di idrogeno verde.
La cristallizzazione di nanocluster metallici offre la possibilità di ottenere campioni ad elevata purezza consentendo la determinazione della loro struttura atomica fine, ma rimane attualmente un processo molto difficile da controllare. Le metodiche sviluppate in questo studio hanno promosso la cristallizzazione del nanocluster permettendone la determinazione della struttura atomica che è stata ottenuta mediante diffrazione di raggi X presso il Sincrotrone Elettra di Trieste. Il risultato finale è la descrizione strutturale del nano-oggetto fluorurato più complesso mai riportato finora.
«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 dei leganti, promuovendone la cristallizzazione» afferma il professor Giancarlo Terraneo. (3)
«Lo studio della struttura di questi nanomateriali avanzati sarà presto possibile anche presso il Politecnico di Milano, dove sta nascendo, anche grazie al contributo di Regione Lombardia, Next-GAME (Next-Generation Advanced Materials), un laboratorio dedicato all'utilizzo di strumenti a raggi X di ultima generazione per la caratterizzazione di cristalli, nanoparticelle e colloidi», conclude il professore Pierangelo Metrangolo (4) referente di Next-GAME.
Le interazioni tra gli atomi di fluoro sia all'interno del nanocluster sia tra i nanocluster sono state razionalizzate con tecniche di chimica quantistica al Dipartimento di Chimica “G. Ciamician” dell'Università di Bologna dalla Dr.ssa Angela Acocella (5) e dal Prof. Francesco Zerbetto. (6)
Allo studio hanno contribuito anche la Prof.ssa Valentina Dichiarante, la Prof.ssa Francesca Baldelli Bombelli, la Dr.ssa Claudia Pigliacelli e il Prof. Giulio Cerullo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, che ha studiato le caratteristiche ottiche del nanocluster, evidenziando l'impatto dei leganti fluorurati sull'attività ottica del nucleo d'oro.
Riferimenti:
(2) High-resolution crystal structure of a 20kDa superfluorinated gold nanocluster
(5) Angela Acocella
Descrizione foto: Rappresentazione del nanocluster e uno schema che ne descrive la struttura e le possibili applicazioni. - Credit: Politecnico di Milano.
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