یک تیم تحقیقات بین المللی به بررسی مکانیسم عملکرد کاتالیست طلا پرداخته است. در این پروژه کمپلکس طلا با فرمول شیمیاییAu102(p-MBA)44 مورد مطالعه قرار گرفته شد. هدف از این مطالعه بررسی چگونگی واکنش مبادله لیگند-یون در این ساختار است. نتایج این پژوهش می‌تواند درک بیشتری از عملکرد نانوذرات طلا ارائه کند.
اطلاعات ساختاری درباره نانوذرات طلا
امروزه از نانوذرات طلا در حوزه‌های مختلف نظیر حسگری، کاتالیست، برچسب‌های زیستی، ادوات رهاسازی دارو و الکترونیک مولکولی استفاده می‌شود. این نانوذرات از محلول نمک طلا تولید شده که هسته فعال آن توسط لیگندهای آلی مختلف پایدار می‌شود. برای سنتز ذرات پایدار می‌توان از لیگندهای ارگانوتیول استفاده کرد که ابعادی در حد یک تا سه نانومتر دارند.
اصلاح لایه‌های محافظ اطراف ذرات، یکی از قدم‌های اصلی در مسیر به‌کارگیری ذرات است. در حال حاضر درک کاملی از فرآیند واکنش مبادله در این لایه وجود ندارد. اخیرا پژوهشگران دانشگاه ایالتی کلرادو با همکاری هانو هاکینن از مرکز نانوساینس دانشگاه جی‌واسکیلای فنلاند به مطالعه واکنش مبادله لیگند-یون در نانوذرات طلا پرداختند. در این پروژه، از ۱۰۲ اتم طلا، ۴۴سایت‌های لیگند در لایه مولکولی استفاده شده بود.
ترکیب شیمیایی مورد استفاده در این پروژه Au102(p-MBA)44 بود که از محلول آبی تیول ( پارا- مرکاپتو بنزوئیک اسید، PMBA) به‌عنوان پایدار کننده استفاده شد. نتایج مطالعه بلورشناسی اشعه ایکس از این ذرات اولین بار در سال ۲۰۰۷ در نشریه Science به چاپ رسید. این مقاله توسط گروهی از محققان دانشگاه استنفورد انجام شده بود. این گروه تحقیقاتی نتایج کار خود را که مربوط به آنالیز تئوری نانوذرات طلای پایدار شده با تیول بود را در سال ۲۰۰۸ در Proceedings of the National Academy of Sciences ارائه کردند.
در این پژوهش جدید، گروه تحقیقاتی اکرسون موفق به تولید کاتالیست ناهمگونی از ذرات طلای ۱۰۲ شدند که در ساختار آن واکنش مبادله لیگند انجام شده بود. در این مبادله تیول‌های pMBA در لایه مولکولی با تیول‌های مشابهی حاوی یک اتم بور مبادله شده بود، این تیول به پارا برومو بنزن تیول (p-BBT) شهرت دارد که در مدت ۵ دقیقه واکنش می‌دهد.
نتایج آنالیز کاتالیست‌های ناهمگن نشان داد که سایت‌های لیگند در لایه بیرونی در طول واکنش در معرض تغییر هستند. از میان ۴۴ سایت موجود، تنها ۴ سایت توسط لیگندها اشغال شدند. نتایج کار این گروه تحقیقاتی اطلاعات زیادی درباره مکانیسم واکنش ارائه می‌کند. شواهد به‌دست آمده در این پروژه حاکی از آن است که نانوذرات Au102(p-MBA)44 دارای یک لایه تیول هستند که هر یک سایت‌های تیول نرخ واکنش مخصوص به خود را دارد. دلیل این امر ساختار ناهمگن لایه است.
