Les chercheurs ont utilisé Au20, nanoparticules d'or à structure tétraédrique, pour montrer que la fluorescence dans les amas d'or protégés par un ligand est une propriété intrinsèque des nanoparticules d'or elles-mêmes. Crédit :Brune
Avec leurs propriétés électriques et optiques remarquables, avec la biocompatibilité, photostabilité et stabilité chimique, les nanoclusters d'or s'implantent dans de nombreux domaines de recherche, en particulier dans la biodétection et le bioétiquetage.
Ces nanoclusters d'or sont protégés chimiquement par des ligands, qui orientent également la liaison aux molécules cibles biologiques. Il y a encore beaucoup de choses que les chercheurs ignorent sur les propriétés luminescentes des nanoclusters d'or protégés par des ligands, y compris l'origine de leur fluorescence.
Une équipe de recherche internationale de Suisse, Italie, les États-Unis et l'Allemagne ont maintenant montré que la fluorescence est une propriété intrinsèque des nanoparticules d'or elles-mêmes. Les chercheurs ont utilisé Au20, nanoparticules d'or à structure tétraédrique. Leurs conclusions ont été rapportées cette semaine dans le Journal de physique chimique , des éditions AIP.
"Nous présentons la première absorption optique, spectres d'excitation et de fluorescence de l'Au20 nu, " dit Harald Brune, directeur de l'Institut de physique de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse et auteur correspondant de l'article. "Nos résultats suggèrent fortement que le noyau métallique dans les clusters protégés par des ligands utilisés pour la biodétection et le biomarquage est à l'origine de leur fluorescence."
Les chercheurs ont créé un faisceau de clusters Au20 nus en combinant une source d'agrégation de clusters avec une optique ionique et un processus de sélection de masse conçus sur mesure. Il est difficile de sonder les propriétés optiques de ces agrégats en phase gazeuse, vu le faible rapport signal/bruit. Pour résoudre ce problème, les chercheurs les ont intégrés dans une matrice de néon solide. Ceci a été réalisé en déposant le faisceau de grappes avec un gaz de fond néon qui s'est condensé sur une surface froide maintenue à 6 kelvins (environ -267 degrés Celsius) pendant que les grappes y atterrissaient.
Les chercheurs ont découvert que l'excitation dans toute la plage UV-visible conduit à une fluorescence intense et nette à une longueur d'onde de 739,2 nm (1,68 eV). Crédit :Brune
Néon, un gaz noble, fournit un milieu d'interaction faible. Comme le montrent les calculs des premiers principes accompagnant l'expérience, dans le néon, les propriétés structurelles et optiques intrinsèques du cluster sont préservées.
"Par conséquent, les résultats expérimentaux présentés sont la meilleure approximation possible des propriétés optiques des clusters Au20 libres, " dit Brune.
Les données d'absorption Au20 ont été obtenues en soustrayant un spectre de référence de matrice Ne de l'une des matrices Au20/Ne. Les spectres de fluorescence ont été produits par excitation laser. Les chercheurs ont découvert que l'excitation dans toute la plage UV-visible conduit à une fluorescence intense et nette à une longueur d'onde de 739,2 nanomètres.
" sont Au20 fortement fluorescents, ce qui rend très probable que l'origine de la fluorescence dans les biomarqueurs à base d'Au provienne du noyau d'Au lui-même plutôt que de son interaction avec les ligands organiques, " dit Wolfgang Harbich, scientifique senior à l'EPFL et co-auteur de l'article.
La découverte pourrait permettre la conception de nouveaux biomarqueurs à base d'or, et l'expérience sert de référence pour l'élaboration, calculs de la théorie fonctionnelle de la densité en fonction du temps des propriétés des clusters optiques - un sujet qui suscite de l'intérêt dans les domaines fondamentaux de la chimie et de la physique.
"L'accord entre l'expérience et la théorie dans le cas présent d'Au20 est encourageant, " Brune a dit, « et permettra une compréhension plus approfondie de la recherche sur les biomarqueurs fondée sur la théorie. »
