Nanopartiklar av ädelmetall, som guld och silver, är välkända inom forskningsområdet katalys och biomedicinska tillämpningar. Till exempel, guld- och silvernanopartiklar kan vara bra katalysatorer för olika kemiska omvandlingar, såsom hydrering och oxidation. De kan också användas för bioavbildning, och som läkemedelsbärare och radiosensibilisatorer i cancerterapi på grund av deras optiska egenskaper och biokompatibilitet. Silvernanopartiklar har undersökts i stor omfattning och använts i kommersiella produkter för deras antimikrobiella aktivitet mot ett brett spektrum av mikroorganismer.

De har vissa begränsningar, fastän. Bättre insikt i molekylär skala i deras beteende är svårt på grund av deras varierande storlek i den dispergerade fasen. Tack vare nanovetenskapens och nanoteknikens framsteg, olika nya nanomaterial har tagits fram med intressanta fysikalisk-kemiska egenskaper som gynnar en myriad av tillämpningar. Detta inkluderar ultrasmå metallnanokluster (storlek <2 nm), som kan erhållas med hög enhetlig partikelstorlek i den dispergerade fasen, hög atomär precision och konsekvent molekylstruktur. Olika guld nanokluster har producerats, kristalliserade och karakteriserade. En av de mest intensivt studerade är atomärt exakta tiolatskyddade guldnanokluster. Det finns flera guld nanokluster som har rapporterats. Bland dem tiolatskyddad Au ₂₅ SR ₁₈ NC är de mest intensivt studerade. Den molekylära förståelsen av Au ₂₅ SR ₁₈ NCs har etablerats väl genom att använda röntgenkristallografi, elektrospray joniseringsspektroskopi, molekylär dynamik och densitetsfunktionella teorianalyser.

I allmänhet, de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos guldnanokluster skiljer sig från deras motsvarigheter till nanopartiklar på grund av deras ultrasmå storlek ( <2 nm och <150 guldatomer), göra dem mer reaktiva, med ett högre förhållande mellan ytarea och volym och högre atomutnyttjande. Detta innebär att den mer guldatomen kan utnyttjas effektivt. Den ultralilla storleken bidrar också till kvantinneslutningseffekter. Till skillnad från nanopartiklar av plasmonguld, som har kontinuerliga eller halvkontinuerliga energinivåer, guld nanokluster har en distinkt diskret elektronisk struktur och molekylliknande egenskaper, såsom förbättrad fotoluminescens, inneboende magnetism, inneboende kiralitet och diskret redoxbeteende. Också, de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos guldnanokluster är mer storleks- och atomberoende än guldnanopartiklar, som har en kollektiv karaktär. Därför, dessa egenskaper kan ställas in anmärkningsvärt genom ligand- och metallteknik. Exempel på ligandteknik inkluderar att variera antalet och sammansättningen av ligander, och modifiering av ligandtyper, längd och funktionsgrupper. Metallteknik kan innebära varierande metallantal och sammansättning. Dessa strategier är användbara för att konstruera ligandskyddade guldnanokluster.

IIUM-forskaren Dr Ricca Rahman Nasaruddin har arbetat med Au ₂₅ SR ₁₈ NCs för katalys sedan hennes doktorsstudie och har etablerat en molekylär förståelse av liganders roller i katalytisk tillgänglighet, aktivitet, reaktionsväg och reaktionsmekanism. För närvarande, hon och hennes kollegor arbetar med att förbättra stabiliteten hos metallnanoklusterkatalysatorerna genom att immobilisera dem på flera stödmaterial som kan erhållas från jordbruks- och tillverkningsavfall. Till exempel, immobiliserade guldnanokluster på kitin extraherat från räkskalsavfall har förbättrat återvinningsbarheten för guldnanoklusterkatalysatorerna i 4-nitrofenolhydrering i lösning jämfört med fria guldnanokluster, som inte kan återvinnas efter den katalytiska reaktionen.

"Legering guld-silver nanokluster har bättre antimikrobiella aktiviteter jämfört med de enskilda guld- och silvernanoklusterna, " säger Dr Ricca Rahman Nasaruddin.

De arbetar också med att producera guld-silverlegerade nanokluster skyddade av glutation för antimikrobiella tillämpningar. Dessa nya legeringsnanomaterial kan användas vidare i olika antimikrobiella applikationer som sårförband och desinfektionsmedel. Dessutom, legeringen guld-silver nanokluster visar också fotoluminescerande egenskaper som kan studeras ytterligare för termanostiska tillämpningar. Nasaruddins forskargrupp undersöker också guldnanoklusters potential i utvecklingen av diagnostik och nanokosmetika.