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Nos últimos anos, tem havido um interesse crescente no uso de nanoclusters de prata (Ag NCs), partículas de prata em nanoescala compostas de dezenas a centenas de átomos, em vários campos, como ciência dos materiais, química e biologia. Ag NCs normalmente têm tamanhos que variam de 1-3 nm. Os cientistas fizeram progressos significativos na criação e manipulação de Ag NCs, levando ao desenvolvimento de materiais montados em aglomerados de prata (SCAMs). SCAMs são materiais emissores de luz compostos de muitos Ag NCs interconectados, unidos por moléculas ligantes orgânicas especiais chamadas “ligantes”. O que há de especial neles é sua designabilidade estrutural em nível molecular e propriedades fotofísicas únicas. No entanto, seu uso generalizado tem sido limitado devido à sua arquitetura estrutural diferente quando imerso em diferentes solventes.
Para resolver esse problema, uma equipe de pesquisadores da Tokyo University of Science (TUS), liderada pelo professor Yuichi Negishi e incluindo o professor assistente Saikat Das, desenvolveu recentemente dois novos SCAMs luminescentes tridimensionais conectados (4.6) compreendendo um Ag12 núcleo de cluster conectado por ligantes de piridina quadridentados – [Ag12(StBu)6(CF3COO)6(TPEPE)6]ndenotado como TUS 1 e [Ag12(StBu)6(CF3COO)6(TPVPE)6]n, indicado como TUS 2. “Desenvolvemos com sucesso duas arquiteturas conectadas por clusters de prata com uma nova estrutura de ligação, que pode ser aplicada ao monitoramento e avaliação ambiental”, explica o Prof. Negishi. Este estudo foi publicado na revista nanoescala em 26 de junho de 2023.
Os pesquisadores sintetizaram os SCAMs usando o mesmo método de reação fácil, com a única diferença sendo as moléculas de ligação. Eles combinaram [AgStBu]n e CF3COOAg em uma solução de acetonitrila e etanol. As moléculas ligantes TPEPE = 1,1,2,2-tetraquis(4-(piridin-4-iletinil)fenil)eteno e TPVPE = 1,1,2,2-tetraquis(4-((E)-2-( piridin-4il)vinil)fenil)eteno foram dissolvidos em produtos químicos separados, nomeadamente tetra-hidrofurano e diclorometano, respectivamente. A solução de metal foi então adicionada à solução da molécula ligante e deixada para cristalizar no escuro. Depois de um dia, cristais amarelos se formaram perto da junção das duas soluções, significando a criação dos SCAMs.
A equipe realizou vários testes para examinar a estrutura dos SCAMs. Eles descobriram que o TUS 1 tinha uma estrutura em forma de bastão, enquanto o TUS 2 tinha uma estrutura em forma de bloco. Eles também testaram a estabilidade química dos materiais imergindo-os em diferentes solventes e descobriram que sua estrutura cristalina permaneceu inalterada, destacando sua excepcional estabilidade. Além disso, devido às suas excepcionais propriedades de fluorescência com rendimento quântico de até 9,7% e estabilidade na água, a equipe investigou o potencial dos SCAMs para detectar íons metálicos em soluções aquosas.
Para sua alegria, ambos os SCAMs eram altamente sensíveis ao Fe3+ íons, que extinguiram efetivamente sua fluorescência à temperatura ambiente, indicando a presença de Fe3+ íons. Os limites de detecção de Fe3+ os íons eram 0,05 e 0,86 nM L-1 para TUS 1 e TUS 2, respectivamente, comparáveis aos valores padrão. Além disso, ambos os SCAMs foram altamente seletivos em relação ao Fe3+ e não foram afetados por outros íons metálicos comuns.
Esses resultados sugerem uma potencial aplicação de SCAMs no monitoramento ambiental, particularmente na detecção de Fe3+ íons em água. “A capacidade de ligar aglomerados de prata por meio de vários modos de ligação pode permitir uma fabricação ascendente de materiais com várias propriedades físico-químicas. Novos desenvolvimentos em nanotecnologia podem nos permitir fabricar materiais e dispositivos em uma escala menor, o que deve levar a funcionalidades mais altas em materiais e dispositivos”, especula o Prof. Negishi.
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