Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio Tokyo Tech desarrollaron una nueva metodología que permite a los investigadores evaluar la composición química y la estructura de las partículas metálicas con un diámetro de solo 0.5 a 2 nm. Este avance en las técnicas analíticas permitirá el desarrollo y la aplicaciónde materiales minúsculos en los campos de la electrónica, la biomedicina, la química y más.
El estudio y el desarrollo de nuevos materiales han permitido innumerables avances tecnológicos y son esenciales en la mayoría de los campos de la ciencia, desde la medicina y la bioingeniería hasta la electrónica de vanguardia. El diseño racional y el análisis de materiales innovadores a escalas nanoscópicas nos permiten avanzarlímites de dispositivos y metodologías anteriores para alcanzar niveles de eficiencia y nuevas capacidades sin precedentes. Tal es el caso de las nanopartículas metálicas, que actualmente están en el centro de atención de la investigación moderna debido a sus innumerables aplicaciones potenciales. Un método de síntesis desarrollado recientemente utilizando moléculas de dendrímero comoLa plantilla permite a los investigadores crear nanocristales metálicos con diámetros de 0.5 a 2 nm billonésimas de metro. Estas partículas increíblemente pequeñas, llamadas "grupos subnano" SNC, tienen propiedades muy distintivas, como ser excelentes catalizadores para electro químicosreacciones y exhibiendo fenómenos cuánticos peculiares que son muy sensibles a chanGes en el número de átomos constituyentes de los grupos.
Desafortunadamente, los métodos analíticos existentes para estudiar la estructura de materiales y partículas a nanoescala no son adecuados para la detección de SNC. Uno de estos métodos, llamado espectroscopía Raman, consiste en irradiar una muestra con un láser y analizar los espectros dispersos resultantes para obtener un molecularhuella digital o perfil de los posibles componentes del material. Aunque la espectroscopía Raman tradicional y sus variantes han sido herramientas invaluables para los investigadores, todavía no se pueden usar para los SNC debido a su baja sensibilidad. Por lo tanto, un equipo de investigación de Tokyo Tech, incluido el Dr.Akiyoshi Kuzume, Prof.Kimihisa Yamamoto y sus colegas, estudiaron una forma de mejorar las mediciones de espectroscopía Raman y hacerlas competentes para el análisis SNC.
Un tipo particular de enfoque de espectroscopía Raman se llama espectroscopía Raman de superficie mejorada. En su variante más refinada, se agregan nanopartículas de oro y / o plata encerradas en una capa delgada de sílice inerte a la muestra para amplificar las señales ópticas y así aumentar la sensibilidadde la técnica. El equipo de investigación se centró primero en determinar teóricamente su tamaño y composición óptimos, donde los amplificadores ópticos de plata de 100 nm casi el doble del tamaño comúnmente utilizado pueden amplificar en gran medida las señales de los SNC adheridos a la capa de sílice porosa ".La técnica espectroscópica genera selectivamente señales Raman de sustancias que se encuentran muy cerca de la superficie de los amplificadores ópticos ", explica el profesor Yamamoto. Para poner a prueba estos hallazgos, midieron los espectros Raman de los SNC de óxido de estaño para ver si podían encontrar unexplicación en su composición estructural o química por su actividad catalítica inexplicablemente alta en ciertas reacciones químicas. Al comparar su RamEn una medición con simulaciones estructurales y análisis teóricos, encontraron nuevos conocimientos sobre la estructura de los SNC de óxido de estaño, explicando el origen de la actividad catalítica específica dependiente de la atomicidad de los SNC de óxido de estaño.
La metodología empleada en esta investigación podría tener un gran impacto en el desarrollo de mejores técnicas analíticas y ciencia subnanoscala. "La comprensión detallada de la naturaleza física y química de las sustancias facilita el diseño racional de subnanomateriales para aplicaciones prácticas. Los métodos espectroscópicos altamente sensibles aceleraráninnovación material y promover la subnanosciencia como un campo de investigación interdisciplinario ", concluye el profesor Yamamoto. Los avances como el presentado por este equipo de investigación serán esenciales para ampliar el alcance de la aplicación de subnanomateriales en diversos campos, incluidos los biosensores, la electrónica y los catalizadores.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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