Ces dernières années, l’utilisation de nanoclusters d’argent (Ag NC), des particules d’argent à l’échelle nanométrique composées de dizaines à des centaines d’atomes, a suscité un intérêt croissant dans divers domaines tels que la science des matériaux, la chimie et la biologie. Les Ag NC ont généralement des tailles allant de 1 à 3 nm. Les scientifiques ont réalisé des progrès significatifs dans la création et la manipulation des Ag NC, conduisant au développement de matériaux assemblés en grappes d'argent (SCAM).
Les SCAM sont des matériaux électroluminescents constitués de nombreux Ag NC interconnectés, reliés entre eux par des molécules de liaison organiques spéciales appelées « ligands ». Leur particularité réside dans leur capacité de conception structurelle au niveau moléculaire et leurs propriétés photophysiques uniques. Cependant, leur utilisation généralisée a été limitée en raison de leur architecture structurelle différente lorsqu'ils sont immergés dans différents solvants.
Pour résoudre ce problème, une équipe de chercheurs de l'Université des sciences de Tokyo (TUS), dirigée par le professeur Yuichi Negishi et comprenant le professeur adjoint Saikat Das, a récemment développé deux nouvelles SCAM luminescentes tridimensionnelles connectées (4.6) comprenant un Ag 12 noyau de cluster relié par des lieurs pyridine quadridentés – [Ag12 (S t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPEPE)6 ]n , noté TUS 1 et [Ag12 (S t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPVPE)6 ]n , noté TUS 2.
"Nous avons développé avec succès deux architectures connectées au cluster Silver avec une nouvelle structure de liaison, qui peuvent être appliquées à la surveillance et à l'évaluation environnementales", explique le professeur Negishi. Cette étude a été publiée dans la revue Nanoscale .
Les chercheurs ont synthétisé les SCAM en utilisant la même méthode de réaction facile, la seule différence étant les molécules de liaison. Ils ont combiné [AgS t Bu]n et CF3 COOAg dans une solution d’acétonitrile et d’éthanol. Les molécules de liaison TPEPE =1,1,2,2-tétrakis(4-(pyridin-4-ylethynyl)phényl)éthène et TPVPE =1,1,2,2-tétrakis(4-((E Le )-2-(pyridin-4yl)vinyl)phényl)éthène a été dissous dans des produits chimiques distincts, à savoir le tétrahydrofurane et le dichlorométhane, respectivement.
La solution métallique a ensuite été ajoutée à la solution de molécule de liaison et laissée cristalliser dans l'obscurité. Au bout d'un jour, des cristaux jaunes se sont formés près de la jonction des deux solutions, signifiant la création des SCAM.
L’équipe a mené divers tests pour examiner la structure des SCAM. Ils ont découvert que TUS 1 avait une structure en forme de tige, tandis que TUS 2 avait une structure en forme de bloc. Ils ont également testé la stabilité chimique des matériaux en les immergeant dans différents solvants et ont constaté que leur structure cristalline restait inchangée, mettant en évidence leur stabilité exceptionnelle.
De plus, en raison de leurs propriétés de fluorescence exceptionnelles avec un rendement quantique allant jusqu'à 9,7 % et leur stabilité dans l'eau, l'équipe a étudié le potentiel des SCAM pour détecter les ions métalliques dans les solutions aqueuses.
Pour leur plus grand plaisir, les deux SCAM étaient très sensibles au Fe 3+ ions, qui ont efficacement éteint leur fluorescence à température ambiante, indiquant la présence de Fe 3+ ions. Les limites de détection de Fe 3+ les ions étaient de 0,05 et 0,86 nM L –1 pour TUS 1 et TUS 2, respectivement, comparables aux valeurs standards. De plus, les deux SCAM étaient très sélectifs envers Fe 3+ et n'ont pas été affectés par d'autres ions métalliques courants.
Ces résultats suggèrent une application potentielle des SCAM dans la surveillance environnementale, en particulier dans la détection du Fe 3+ ions dans l'eau. "La capacité de relier des amas d'argent via divers modes de liaison peut permettre une fabrication ascendante de matériaux dotés de diverses propriétés physicochimiques. Les développements ultérieurs de la nanotechnologie peuvent ainsi nous permettre de fabriquer des matériaux et des dispositifs à plus petite échelle, ce qui devrait conduire à des fonctionnalités plus élevées. dans les matériaux et les appareils", explique le professeur Negishi.
Plus d'informations : Jin Sakai et al, Propriétés de synthèse et de luminescence de deux matériaux assemblés en grappes d'argent pour Fe 3+ sélectif détection, Nanoscale (2023). DOI :10.1039/D3NR01920A
Informations sur le journal : Nanoscale
Fourni par l'Université des sciences de Tokyo
