Un nuovo nanomateriale per la medicina di precisione e la transizione ecologica

È stato sintetizzato, per la prima volta, un nanocluster di oro superfluorurato, costituito da un nucleo di soli 25 atomi di oro al quale sono legate 18 molecole fluorurate a struttura ramificata. Il lavoro, nato da una collaborazione tra studiosi del Politecnico di Milano, dell'Università di Bologna e della Aalto University (Finlandia), è stato recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

I cluster metallici sono una classe innovativa di nanomateriali molto complessi, caratterizzati da dimensioni ultrapiccole (inferiori a 2 nanometri) e da peculiari proprietà chimico-fisiche, quali luminescenza e attività catalitica, che ne promuovono l’applicazione in diversi campi scientifici di forte rilevanza per le moderne sfide globali. Questi includono la medicina di precisione, in cui i nanocluster metallici vengono usati come sonde innovative per applicazioni diagnostiche e terapeutiche, e la transizione energetica, dove trovano applicazione come efficienti catalizzatori per la produzione di idrogeno verde.

La cristallizzazione di nanocluster metallici offre la possibilità di ottenere campioni ad elevata purezza consentendo la determinazione della loro struttura atomica fine, ma rimane attualmente un processo molto difficile da controllare. Le metodiche sviluppate in questo studio hanno promosso la cristallizzazione del nanocluster permettendone la determinazione della struttura atomica, che è stata ottenuta mediante diffrazione di raggi X presso il Sincrotrone Elettra di Trieste. Il risultato finale è la descrizione strutturale del nano-oggetto fluorurato più complesso mai riportato finora.

“Grazie alla presenza di un guscio completamente fluorurato, contenente quasi 500 atomi di fluoro, il nanocluster d’oro viene stabilizzato dalle numerose interazioni tra gli atomi di fluoro dei leganti, promuovendone la cristallizzazione”, afferma il professor Giancarlo Terraneo del Politecnico di Milano, che ha coordinato lo studio.

Le interazioni tra gli atomi di fluoro sia all’interno del nanocluster sia tra i nanocluster sono state razionalizzate con tecniche di chimica quantistica al Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician” dell’Università di Bologna dalla Dr.ssa Angela Acocella e dal Prof. Francesco Zerbetto.

Allo studio hanno contribuito anche la Prof.ssa Valentina Dichiarante, la Prof.ssa Francesca Baldelli Bombelli, la Dr.ssa Claudia Pigliacelli e il Prof. Giulio Cerullo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, che ha studiato le caratteristiche ottiche del nanocluster, evidenziando l’impatto dei leganti fluorurati sull’attività ottica del nucleo d’oro.