Aplikasi potensial berkisar dari pencitraan biomedis hingga konversi energi cahaya.

Peneliti Universitas Tokyo Shinjiro Takano, Yuya Hamasaki, dan Tatsuya Tsukuda secara langsung mencitrakan bagaimana pengaturan geometris atom dalam nanokluser emas berkembang pada tahap pertumbuhan yang paling awal.

Dalam kondisi yang sama, tim juga “menumbuhkan” struktur nanocluster memanjang yang tidak terduga yang mereka beri nama “jarum kuantum emas.” Karena “jarum” ini merespons kuat terhadap cahaya inframerah dekat, mereka dapat memungkinkan pencitraan biomedis yang lebih tajam dan konversi energi cahaya yang lebih efektif. Temuan dilaporkan di Jurnal American Chemical Society.

Emas dapat membangkitkan kemewahan, namun di nanoini adalah bahan vital dalam teknologi modern karena membentuk struktur yang tidak biasa dengan sifat yang berbeda. Nanoclusters emas dengan kurang dari 100 atom biasanya diproduksi dengan mengurangi, yaitu, menambahkan elektron, ion prekursor emas di hadapan ligan pelindung. Meskipun demikian, mencapai kontrol yang tepat atas ukuran, bentuk, dan komposisi tetap sulit.

Membuka “Kotak Hitam” dari Formasi Cluster

“Selama beberapa tahun terakhir,” kata Tsukuda, peneliti utama, “banyak upaya telah dikhususkan untuk memahami korelasi antara struktur dan sifat fisikokimia dari nanokluser. Namun, proses pembentukan dianggap sebagai kotak hitam. Kami memprakarsai proyek ini dengan menargetkan tahap awal untuk pembentukan cluster akan mengarah pada pengembangan baru,” target pembangunan akan mengarah pada pengembangan, “akan mengarah pada pengembangan,” target pembangunan baru, “target pembangunan baru,” target pembangunan, “akan mengarah pada pengembangan,” target baru, “target pembangunan clusing akan mengarah pada pengembangan,” target baru, “target untuk pengembangan,” target baru, “target untuk pengembangan,” target untuk pengembangan, “target untuk pengembangan,” Target New, “Target untuk pengembangan.”

Dengan demikian, para peneliti menetapkan untuk menentukan struktur geometris nanoclusters emas pada tahap awal pembentukannya. Mereka menggunakan kondisi sintesis yang sedikit tidak biasa untuk menjebak nanoclusters pada tahap pertumbuhan pertama. Analisis difraksi sinar-X kristal tunggal, sinar-X untuk senyawa kimia, jika Anda mau, mengungkapkan bahwa nanoclusters emas tumbuh secara anisotropik, pada tingkat yang berbeda dalam arah yang berbeda.

Penemuan jarum kuantum emas

Selain itu, analisis ini mengungkapkan struktur yang sama sekali baru: nanoclusters berbentuk pensil yang terdiri dari trimers segitiga dan tetramer tetramedral. Para peneliti menamai mereka “jarum kuantum emas” karena elektron yang dibatasi dalam nanokluser ini menunjukkan perilaku terkuantisasi, sebuah fenomena kuantum di mana elektron hanya dapat mengambil energi potensial tertentu.

“Kami dapat secara surut menjelaskan proses pembentukan serangkaian nanokluser emas kecil di bawah kondisi sintetis kami yang tidak biasa,” jelas Tsukuda. “Namun, pembentukan jarum dengan pangkal segitiga tiga atom emas, bukan gugus yang hampir bulat adalah temuan kebetulan yang jauh di luar imajinasi kita.”

Snapshot struktural yang diperoleh para peneliti tentang pertumbuhan bertahap dari nanokluster emas sangat berkontribusi pada pemahaman kita tentang mekanisme pembentukan. Namun, Tsukuda sudah memikirkan langkah selanjutnya.

“Kami ingin mengeksplorasi mensintesis nanoclusters unik lainnya dengan memperbaiki kondisi sintesis lebih lanjut. Kami juga ingin berkolaborasi dengan para ahli lain untuk mempromosikan penerapan jarum kuantum emas, memanfaatkan sifat optik yang luar biasa.”

Referensi: “Visualisasi kristalografi sinar-X dari nukleasi dan pertumbuhan anisotropik dalam kelompok emas yang dilindungi tiolat: menuju sintesis target jarum kuantum emas” oleh Shinjiro Takano, Yuya Hamasaki dan Tatsuya Tsukada, 4 September 2025, Jurnal American Chemical Society.
Doi: 10.1021 / jacs.5c11089

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.