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칭다오 과학기술대학교 과학자들은 원자적으로 정밀한 수용성 합금 나노클러스터를 합성하는 새로운 경로를 개발했습니다.

신용
Xun Yuan, 칭다오 과학기술대학교 재료공학부

요약 :
최근 몇 년 동안 초소형 금속 나노클러스터는 독특한 분자 유사 특성 덕분에 바이오 이미징 및 바이오 센싱부터 바이오 치료에 이르기까지 다양한 분야에서 발전을 이루었습니다. 11년 2023월 XNUMX일 Polyoxometalates 저널에 발표된 연구에서 칭다오 과학기술대학교 연구팀은 원자적으로 정밀한 수용성 합금 나노클러스터를 합성하는 설계를 제안했습니다.

연구진, 수용성 합금 나노클러스터 합성 기술 개발

중국 칭화 | 게시일: 12년 2024월 XNUMX일

“이 연구의 참신함은 수용성 합금 나노클러스터의 합성을 위한 새로운 전략에 있으며 금속 나노클러스터의 합금 메커니즘에 대한 근본적인 이해에 추가로 기여한다는 것입니다.”라고 연구 저자인 칭다오 과학기술대학교 Xun Yuan이 말했습니다.

“궁극적인 목표는 새로운 나노의학으로서 이러한 합금 나노클러스터를 개발하는 것입니다.”라고 Yuan은 말했습니다.

나노클러스터는 단 몇 개에서 수십 개의 원자로 구성되며, 코어의 크기는 일반적으로 2나노미터(nm) 미만입니다. 클러스터의 초소형 크기는 전자의 페르미 파장에 가깝기 때문에 연속 밴드는 불연속으로 바뀌고 이산 에너지 레벨을 갖는 분자와 유사하게 됩니다. 결과적으로, 나노클러스터는 독특한 광학적, 전자적 특성을 나타냅니다.

최근 연구에서는 두 개 이상의 서로 다른 금속을 단일 금속 나노클러스터 프레임워크로 결합하여 합성된 합금 나노클러스터가 어떻게 새로운 기하학적 구조와 추가 기능을 생성할 수 있는지 보여주었습니다. 연구자들은 금속 나노클러스터의 물리적, 화학적 특성(예: 광학적, 촉매적, 자기적)을 "조정"할 수 있습니다. 더욱이, 합금 나노클러스터는 종종 단일금속 나노클러스터의 특성을 뛰어넘는 시너지 효과 또는 새로운 특성을 나타냅니다.

잠재적인 기회에 대한 관심이 높아짐에 따라 합금 나노클러스터를 합성하는 새로운 방법을 개발하려는 최근 활동이 활발해졌습니다. 그러나 합금 나노클러스터의 크기, 형태, 구성과 물리화학적 특성 사이의 상관관계는 잘 입증되었지만 도핑 공정과 동적 반응을 둘러싼 문제는 잘 이해되지 않았다고 Yuan은 말했습니다.

"이러한 해결되지 않은 문제는 주로 원자 수준에서 합금 원자 분포를 특성화하는 기술적인 한계, 특히 반응 중 합금 나노입자의 동적 헤테로원자 이동을 실시간으로 추적하는 데 따른 기술적 한계 때문입니다"라고 Yuan은 말했습니다.

또한, 이러한 방법의 대부분은 소수성 합금 나노클러스터에 활용되었으며, 이는 수용성 합금 나노클러스터의 합성을 불가능하게 할 수 있습니다. 생물의학 및 환경 보호 분야에서 수용성 합금 나노클러스터의 폭넓은 적용을 고려할 때 원자 수준에서 수용성 합금 나노클러스터의 새로운 합성 전략을 개발하는 것이 매우 중요합니다.

이러한 목표를 염두에 두고 Yuan과 동료들은 은(Ag) 이온을 주입하면 금(Au) 기반 나노 클러스터에서 합금 Au18-xAgx(GSH)14 나노 클러스터로 변환되고, 이는 조성이 고정된 Au26Ag로 추가로 변환될 수 있음을 발견했습니다. 금(Au) 이온에 의한 GSH)17Cl2 나노클러스터 - GSH는 수용성 글루타티온을 나타냅니다. 더욱이, Au26Ag(GSH)17Cl2 나노클러스터의 단일 Ag 원자의 위치가 표면에서 확인될 수 있었습니다.

“우리의 결과는 금속 나노입자의 원자 수준 변조를 달성할 수 있으며 특정 응용 분야를 위한 합금 기능성 나노물질을 생산하기 위한 플랫폼을 제공할 수 있습니다.”라고 Yuan은 말했습니다. “또한 획득한 합금 메커니즘은 합금 나노재료의 특성-성능에 대한 이해를 심화시켜 나노재료, 화학, 나노클러스터 과학 분야의 새로운 지식 창출에 기여할 수 있습니다.”

향후 연구에서 연구진은 이러한 합금 나노클러스터를 생물의학 응용 분야에 사용할 예정입니다.

이 연구는 중국 국립자연과학재단과 산둥성 태산학자재단의 지원을 받고 있다.

다른 기여자로는 칭다오 과학기술대학교의 Shuyu Qian, Fengyu Liu, Haiguang Zhu, Yong Liu, Ting Feng 및 Xinyue Dou가 있습니다.

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