Under de senaste åren har det funnits ett växande intresse för att använda silvernanokluster (Ag NCs), silverpartiklar i nanoskala som består av tiotals till hundratals atomer, inom olika områden som materialvetenskap, kemi och biologi. Ag NCs har vanligtvis storlekar från 1–3 nm. Forskare har gjort betydande framsteg i att skapa och manipulera Ag NCs, vilket har lett till utvecklingen av silver cluster-assembled materials (SCAMs).
SCAMs är ljusemitterande material som består av många sammankopplade Ag NCs, sammanfogade av speciella organiska länkmolekyler som kallas "ligander". Det speciella med dem är deras strukturella designbarhet på molekylnivå och unika fotofysiska egenskaper. Deras utbredda användning har dock varit begränsad på grund av deras olika strukturella arkitektur när de är nedsänkta i olika lösningsmedel.
För att ta itu med detta problem har ett team av forskare från Tokyo University of Science (TUS), ledd av professor Yuichi Negishi och inklusive biträdande professor Saikat Das, nyligen utvecklat två nya (4.6)-anslutna tredimensionella självlysande SCAMs som består av en Ag 12 klusterkärna ansluten med fyrkantiga pyridinlänkar—[Ag12 (S t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPEPE)6 ]n , betecknad som TUS 1 och [Ag12 (S t Bu)6 (CF3 COO)6 (TPVPE)6 ]n , betecknad som TUS 2.
"Vi har framgångsrikt utvecklat två silver-kluster-anslutna arkitekturer med en ny länkstruktur, som kan användas för miljöövervakning och miljöbedömning", förklarar Prof. Negishi. Denna studie publicerades i tidskriften Nanoscale .
Forskarna syntetiserade SCAMs med samma enkla reaktionsmetod med den enda skillnaden som länkmolekylerna. De kombinerade [AgS t Bu]n och CF3 COOAg i en lösning av acetonitril och etanol. Linkermolekylerna TPEPE =1,1,2,2-tetrakis(4-(pyridin-4-yletynyl)fenyl)eten och TPVPE =1,1,2,2-tetrakis(4-((E i> )-2-(pyridin-4yl)vinyl)fenyl)eten löstes i separata kemikalier, nämligen tetrahydrofuran respektive diklormetan.
Metalllösningen sattes sedan till länkmolekyllösningen och lämnades att kristallisera i mörker. Efter en dag bildades gula kristaller nära korsningen mellan de två lösningarna, vilket betecknar skapandet av SCAMs.
Teamet genomförde olika tester för att undersöka strukturen för SCAM. De fann att TUS 1 hade en stavformad struktur, medan TUS 2 hade en blockformad struktur. De testade också materialens kemiska stabilitet genom att doppa dem i olika lösningsmedel och fann att deras kristallstruktur förblev oförändrad, vilket framhävde deras exceptionella stabilitet.
Dessutom, på grund av deras exceptionella fluorescensegenskaper med ett kvantutbyte på upp till 9,7 % och stabilitet i vatten, undersökte teamet potentialen hos SCAMs för att detektera metalljoner i vattenlösningar.
Till sin glädje var båda bluffarna mycket känsliga för Fe 3+ joner, som effektivt släckte sin fluorescens vid rumstemperatur, vilket indikerar närvaron av Fe 3+ joner. Detektionsgränserna för Fe 3+ joner var 0,05 och 0,86 nM L –1 för TUS 1 respektive TUS 2, jämförbar med standardvärdena. Dessutom var båda bluffarna mycket selektiva mot Fe 3+ och påverkades inte av andra vanliga metalljoner.
Dessa resultat tyder på en potentiell tillämpning av SCAMs i miljöövervakning, särskilt för att detektera Fe 3+ joner i vatten. "Möjligheten att länka ihop silverkluster via olika länklägen kan möjliggöra en nedifrån-och-upp-tillverkning av material med olika fysikalisk-kemiska egenskaper. Vidareutvecklingen av nanoteknik kan därmed göra det möjligt för oss att tillverka material och enheter i mindre skala, vilket förväntas leda till högre funktionaliteter. i material och anordningar", säger Prof. Negishi.
Mer information: Jin Sakai et al, Syntes och luminescensegenskaper hos två silverklustersammansatta material för selektiv Fe 3+ avkänning, Nanoskala (2023). DOI:10.1039/D3NR01920A
Journalinformation: Nanoskala
Tillhandahålls av Tokyo University of Science
