Лаборатория SupraBioNano Lab (SBNLab) Миланского политехнического университета на кафедре химии, материалов и химической инженерии «Джулио Натта» в партнерстве с Болонским университетом и Университетом Аалто в Хельсинки (Финляндия) впервые синтезировала суперфторированный золотой нанокластер, состоящий из ядра всего из 25 атомов золота, к которому присоединены 18 разветвленных фторированных молекул. Недавно проект был опубликован в Nature Communications.

Металлокластеры представляют собой инновационный класс очень сложных наноматериалов, характеризующихся сверхмалыми размерами (<2 нм) и особыми химико-физическими свойствами, такими как люминесцентная и каталитическая активность, что обуславливает их применение в различных научных областях, имеющих большое значение в связи с современными технологиями. К ним относятся прецизионная медицина, в которой металлические нанокластеры используются в качестве инновационных зондов для диагностических и терапевтических применений, и энергетический переход, где они применяются в качестве эффективных катализаторов для производства зеленого водорода.

Кристаллизация металлических нанокластеров дает возможность получать образцы высокой чистоты, позволяющие определять их тонкую атомную структуру; однако в настоящее время этот процесс остается очень сложным для контроля. Методологии, разработанные в этом исследовании, способствовали кристаллизации нанокластеров, что позволило определить их атомную структуру с помощью рентгеновской дифракции в Синкротроне Элеттра в Триесте. Конечным результатом является структурное описание самого сложного фторированного нанообъекта, о котором когда-либо сообщалось.

«Благодаря наличию полностью фторированной оболочки, содержащей почти 500 атомов фтора, нанокластер золота стабилизируется за счет многочисленных взаимодействий между атомами фтора связующего вещества, способствуя кристаллизации», — говорит профессор Джанкарло Терранео.

«Скоро можно будет изучить структуру этих передовых наноматериалов в Политехническом университете Милана, где — благодаря гранту региона Ломбардия — Next-GAME (Next-Generation Advanced Materials), лаборатория, посвященная использованию создаются современные рентгеновские приборы для характеристики кристаллов, наночастиц и коллоидов», — говорит профессор Пьеранджело Метранголо от имени Next-GAME.

Взаимодействия между атомами фтора как внутри нанокластера, так и между нанокластерами были рационализированы с использованием методов квантовой химии на химическом факультете Болонского университета «G. Ciamician» доктором Анджелой Акочелла и профессором Франческо Зербетто.

Профессор Валентина Дикьяранте, профессор Франческа Бальделли Бомбелли, доктор Клаудия Пиглиачелли и профессор Джулио Черулло с физического факультета Политехнического университета Милана также внесли свой вклад в исследование, изучив оптические характеристики нанокластера и продемонстрировав влияние фторированных связующих на оптические свойства золотого ядра.