Des chercheurs du Département de chimie et du Centre de nanosciences de l'Université de Jyvaskyla (Finlande) ont résolu la structure, propriétés électroniques et optiques d'un nanocluster d'or chiral resté un mystère pendant dix ans.
La structure théorique a été confirmée par comparaison avec les résultats expérimentaux obtenus par diffraction des rayons X à partir d'échantillons de poudre du matériau d'amas pur. Le travail théorique a été réalisé en collaboration avec des chercheurs de l'Université d'État du Kansas et la partie expérimentale de l'Université d'Hokkaido. L'équipe est soutenue par l'Académie de Finlande et le CSC - le Centre informatique pour la science.
La synthèse d'amas d'or protégés par des organothiolates de 1 à 3 nm est bien connue depuis le milieu des années 1990, mais la structure atomique détaillée des amas les plus stables est restée un mystère jusqu'à très récemment. En 2007, la structure du premier amas qui contenait 102 atomes d'or a été résolue à l'Université de Stanford en utilisant la cristallographie aux rayons X sur monocristal. L'amas maintenant résolu compte exactement 38 atomes d'or et 24 molécules d'organothiolates couvrant sa surface et sa taille est d'environ un nanomètre (nanomètre =un millionième de millimètre). La forme de la particule est allongée (comme un cigare), et 15 sur si ses 38 atomes d'or résident sur la couche de surface protectrice liée chimiquement aux molécules de thiolate. La couche d'or-thiolate a une structure chirale, qui est responsable des propriétés chirales observées. La structure chirale a deux formes structurelles (énantiomères), les formes dites droitières et gauchers, d'une manière comparable à une torsion dans une molécule d'ADN ou à une torsion dans la structure en escalier d'un immeuble.
La chiralité est une propriété structurelle très courante des molécules dans la nature. La nature chirale des amas d'or influence la façon dont ils réagissent à la lumière polarisée circulairement. Cet effet a été signalé pour la première fois dans des expériences par l'équipe du professeur Robert L. Whetten au Georgia Institute of Technology (Atlanta, USA) il y a exactement dix ans. "Nous avons observé qu'en particulier l'amas de 38 atomes (pour lequel aucune information structurelle n'était disponible) est très sensible à la polarisation de la lumière, et la structure maintenant résolue explique enfin nos observations, " commente le professeur Whetten. À l'avenir, les nanoclusters d'or chiral pourraient être utilisés comme biocompatibles, capteurs énantiosélectifs, supports de médicaments ou catalyseurs.
