Les interactions non covalentes entre le ligand à base de pillararène et le bromure de cétrimonium cationique génèrent des structures auto-assemblées plus stables et mieux éclairées. Crédit :Wiley-VCH
Les nanoclusters métalliques qui portent des ligands de surface accordables pourraient aider à développer des approches d'imagerie et photocatalytiques de nouvelle génération, suggère des travaux de chercheurs de la KAUST.
Nanoclusters métalliques, généralement moins de deux nanomètres, présentent des caractéristiques physiques et chimiques uniques qui sont utiles pour une multitude d'applications, allant de la catalyse et de la détection à l'imagerie et à l'administration de médicaments. Ces propriétés dépendent de la taille et de la stabilité des nanoclusters. Plusieurs ligands se sont avérés efficaces pour stabiliser les nanoclusters et régler leurs propriétés en fonction d'utilisations spécifiques. Cependant, ces propriétés dépendantes de la taille restent difficiles à exploiter.
Les nanoclusters d'argent ont tendance à avoir une faible stabilité. Bien que certains de ces nanoclusters restent stables sur quelques jours, la plupart se désintègrent en quelques minutes, explique Ph.D. étudiante Laila Khalil. Cette disparition met en évidence la nécessité de stabiliser les ligands qui peuvent également améliorer les propriétés optiques de ces nanoclusters.
Maintenant, une équipe dirigée par Niveen Khashab a mis au point un moyen d'augmenter la stabilité. Ils ont développé des ligands à base de soufre avec un grand groupe fonctionnel cyclique appelé pillararène. Ces ligands peuvent simultanément stabiliser les nanoclusters d'argent. Ils présentent une cavité cylindrique pouvant accueillir de petites molécules, ou invités, et se lient sélectivement à ces invités par des interactions non covalentes.
Laila Khalil récupère le ligand purifié (à gauche). La solution de nanocluster est traitée avec un tensioactif et une lumière UV pour induire un 2, Augmentation de 000 fois de la luminescence. Crédit :KAUST
Les nanoclusters forment des agrégats ronds en présence de bromure de cétrimonium par le biais d'interactions hôte-invité réversibles. Crédit :Wiley-VCH
"Nous créons et synthétisons des systèmes qui imitent les conceptions naturelles, ", explique Khalil pour expliquer pourquoi l'équipe a décidé de produire un ligand thiol macrocyclique. Contrairement aux ligands typiques à base de macrocycle, tels que les calixarènes hydrophobes et coniques, les pillararènes sont des structures cylindriques riches en électrons qui peuvent être facilement modifiées à l'aide de divers groupes fonctionnels, ce qui leur permet de retenir dans leur cavité des composés pauvres en électrons et neutres. Cela devrait élargir la gamme de molécules invitées potentielles et, par conséquent, la capacité d'adapter les propriétés des nanoclusters.
Les nanoclusters fonctionnalisés au pillararène sont restés stables pendant quatre mois lorsqu'ils sont stockés dans l'obscurité et jusqu'à sept jours lorsqu'ils sont exposés à la lumière du jour. Leur photoluminescence a augmenté de 30 fois lorsqu'une amine neutre a été utilisée comme molécule invitée. L'ajout du tensioactif cationique bromure de cétrimonium a induit une augmentation de 2000 fois de la photoluminescence visible à l'œil nu, et il a également surpassé d'autres nanoclusters atomiquement précis. Les chercheurs ont démontré qu'une liaison plus forte entre les molécules invitées et les nanoclusters entraînait une augmentation plus prononcée de la photoluminescence. Cela suggère que l'augmentation spectaculaire des émissions résulte des interactions hôte-invité.
Ce système pourrait avoir des applications biologiques utiles, en particulier l'imagerie des tissus profonds non invasive, " dit Khalil. Cela aidera à diagnostiquer les maladies, comme le cancer de la peau et les anomalies cérébrales.
