Estudo computacional de nanopartículas de ouro estabilizadas por ligantes calcogenados

Abstract

Tanto a produção de nanopartículas (NPs) funcionalizadas quanto de monocamadas autoorganizadas (SAMs) são consideradas hoje formas promissoras de nanotecnologia. O presente trabalho compara as diferenças de ambiente químico da superfície de nanoclusters de ouro (GNCs) passivados por calcogenetos e monocamadas auto-organizadas de baixa densidade dos mesmos ligantes na face (1 1 1) de ouro, valendo-se de metodologias computacionais baseadas na teoria do funcional da densidade (DFT). Foram avaliados nanoclusters contendo 10, 15, 19 e 22 átomos de ouro, com e sem os ligantes tiolato de metila, selenoato de metila e telurolato de metila adsorvidos, com o objetivo de caracterizar a ligação ouro-calcogênio nestes sistemas, bem como o impacto da adsorção na estabilidade dos mesmos. Modelos do mesmo tamanho para a superfície (1 1 1) do ouro também foram avaliados. Nestes, quatro tipos de adsorções possíveis foram consideradas: topo, ponte, three-fold hollow HCP e three-fold hollow FCC. Observou-se para os nanoclusters com 19 e 22 átomos metálicos a formação de geometrias de energia mínima semelhantes ao icosaedro já relatado na literatura (HEAVEN et al., 2008), enquanto que os modelos da superfície (1 1 1) relatam adsorção em ponte como a mais estável, também de acordo com os resultados experimentais (GOTTSCHALCK; HAMMER, 2002; BRYANT; PEMBERTON, 1991). A Análise de Decomposição de Energia (EDA) foi aplicada de forma a se estudar a interação entre os ligantes e as estruturas contendo 15 e 19 átomos de ouro para os diferentes ambientes químicos citados. Observaram-se estruturas com maior energia de interação para os nanoclusters (NCs) na ordem S, Te e Se com contribuições orbitais e eletrostática de magnitude similar. Para os modelos da face (1 1 1), as estruturas com 19 átomos de ouro e Te mostraram-se mais estáveis, com contribuições orbitais mais significativas.