Forskare vid Virginia Commonwealth Universitys institution för fysik har upptäckt att en teknik som kallas nanoporavkänning kan användas för att upptäcka subtila förändringar i kluster, eller extremt små bitar av materia som är större än en molekyl men mindre än en fast substans.

"Nanoporer fungerar som extremt små volymsensorer som är i storleksordningen några nanometer per sida, sade Joseph Reiner, Ph.D., en docent i experimentell biofysik och nanovetenskap vid College of Humanities and Sciences. "Den här storleksskalan gör att vi kan observera när klustret ändrar storlek med en enda ligandmolekyl. Möjligheten att upptäcka dessa förändringar i realtid - som de händer - till en enda klusterpartikel är det nya och spännande här."

Upptäckten beskrivs i en tidning, "Ligand-inducerade strukturella förändringar av tiolatkapslade guldnanokluster observerade med resistiv puls Nanopore Sensing, "av Reiner och fysikprofessorn Massimo F. ​​Bertino, Ph.D., tillsammans med VCU-studenterna Bobby Cox, Peter Wilkerson och Patrick Woodworth, publiceras i Journal of the American Chemical Society .

"Detta är nytt eftersom det verkligen inte finns många sätt att upptäcka dessa förändringar på en enda partikel i realtid, ", sa Reiner. "Detta öppnar dörren för att observera alla typer av intressanta fenomen på nanoytor, som är ett område av stort intresse för många kemister inom både tillämpade och rena forskningsområden. "

Forskningen kastar nytt ljus över aktiviteten hos kluster, som är extremt reaktiva föremål och anses vara intressanta för katalys, eller accelerationen av en kemisk reaktion med en katalysator.

"Att förstå hur molekyler beter sig på en nanokluster hjälper [vår] förståelse av deras katalytiska egenskaper, "Sa Bertino." Hittills, människor trodde att molekyler var typ av stationära på klusterytor. Våra experiment visar att molekyler, istället, ändra konfiguration och position i ett mycket snabbt tempo. Detta öppnar nya perspektiv för kemin i dessa saker. "

Teamets fynd kan leda till spännande nya upptäckter, Sa Bertino.

"Det finns flera möjliga gränder som öppnas nu. Det ena är att titta på klustertillväxt. Ingen har ett bra grepp om hur dessa saker uppstår. En annan är att hjälpa till att justera deras egenskaper, sa han. Hittills människor odlar dessa saker och gör dem reaktiva, men det är inte alltid klart hur detta händer. Väsentligen, pilar kastas mot problemet och man hoppas att en av dem fastnar. Detta arbete tillåter oss att titta på ett enda kluster av en väldefinierad storlek och låter oss bråka med det genom att variera en parameter åt gången."

Genom att få en bättre titt på dessa kluster och hur de beter sig, forskarna hoppas få en bättre förståelse för hur katalysatorer kan förbättras för effektivare upptäckt och syntes av läkemedel.