Эти нанокластеры золота химически защищены лигандами, которые также управляют связыванием с биологическими молекулами-мишенями. Исследователи по-прежнему многого не знают о люминесцентных свойствах нанокластеров золота, защищенных лигандами, в том числе о происхождении их флуоресценции.
Международная исследовательская группа из Швейцарии, Италии, США и Германии показала, что флуоресценция является внутренним свойством самих наночастиц золота. Исследователи использовали Au20, наночастицы золота с тетраэдрической структурой.
Их результаты были опубликованы на этой неделе в Журнале химической физики от AIP Publishing.«Мы представляем первые спектры оптического поглощения, возбуждения и флуоресценции чистого Au20», — сказал Харальд Брюн, глава Института физики Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии и автор статьи. «Наши результаты убедительно свидетельствуют о том, что металлическое ядро в защищенных лигандом кластерах, используемых для биочувствительности и биологической метки, является источником их флуоресценции».Исследователи создали пучок голых кластеров Au20, объединив источник агрегации кластеров с специально разработанной ионно-оптической системой и процессом выбора массы. Из-за плохого отношения сигнал / шум трудно исследовать оптические свойства этих кластеров в газовой фазе.
Чтобы решить эту проблему, исследователи встроили их в твердую неоновую матрицу. Это было достигнуто путем осаждения кластерного пучка с неоновым фоновым газом, который конденсировался на холодной поверхности, имеющей температуру 6 кельвинов (около -267 градусов Цельсия), пока кластеры приземлялись на нее.Неон, благородный газ, является слабой взаимодействующей средой. Как показывают сопутствующие эксперименту расчеты из первых принципов, в неоне собственные структурные и оптические свойства кластера сохраняются.
«Таким образом, представленные экспериментальные результаты являются наилучшим приближением к оптическим свойствам свободных кластеров Au20», — сказал Брюн.Данные по поглощению Au20 были получены путем вычитания эталонного спектра матрицы Ne из одной из матриц Au20 / Ne. Спектры флуоресценции создавались лазерным возбуждением. Исследователи обнаружили, что возбуждение во всем диапазоне от УФ до видимого приводит к интенсивной и резкой флуоресценции на длине волны 739,2 нм.
«[B] Au20 сильно флуоресцирует, поэтому весьма вероятно, что происхождение флуоресценции в биомаркерах на основе Au происходит от самого ядра Au, а не от его взаимодействия с органическими лигандами», — сказал Вольфганг Харбих, старший научный сотрудник EPFL и соавтор статьи.Открытие может позволить разработать новые биомаркеры на основе золота, а эксперимент служит эталоном для сложных, зависящих от времени расчетов свойств оптических кластеров с помощью теории функционала плотности — тема, вызывающая интерес в областях фундаментальной химии и физики.
«Согласие между экспериментом и теорией в данном случае Au20 обнадеживает, — сказал Брун, — и позволит глубже понять основанные на теории исследования биомаркеров».