Confronto tra un approccio chimico e spettro-elettrochimico per indagare processi di trasferimento elettronico in nanoclusters di oro

I “monolayer-protected clusters, MPCs”, ed in particolare i nanoclusters d’oro, rappresentano una famiglia di nanostrutture con peculiari caratteristiche sintetiche – sono infatti “atomically precise”, ovvero la loro stechiometria è perfettamente nota – e peculiari “molecular like” proprietà chimico-fisiche in conseguenza delle loro ridotte dimensioni (< 2nm). In particolare, lo studio delle proprietà ottiche ed elettrochimiche riveste un ruolo importante nell’ambito dei MPCs soprattutto considerando il potenziale impatto dei nanoclusters nel campo dell’elettro-fotocatalisi applicata alla sintesi di nuove molecole organiche. In questo contesto, nel presente lavoro di Tesi di Laurea Triennale in Chimica, processi di trasferimento elettronico omogeneo tra il Au25(SC4H9)18 nanocluster ed una serie di ossidanti organici quali il tetracyano-p-quinodimethane, (TCNQ) ed il tetracyanobenzene, (TCB) sono stati analizzati utilizzando sia un approccio chimico sia spettro-elettrochimico. Lo scopo ultimo di tali studi è la valutazione non solo della termodinamica alla base di tali trasferimenti elettronici, ma anche l’analisi della stabilità e delle proprietà ottiche (assorbanza UV-Vis e Fluorescenza) del Au25(SC4H9)18 nanocluster in funzione del suo stato di ossidazione. Per condurre tali studi, è stata fatta la sintesi del Au25(SC4H9)18, la purificazione e caratterizzazione con tecniche quali MALDI, spettroscopia UV-Vis e tecniche elettrochimiche. Quindi, sono stati condotti degli studi elettrochimici per la caratterizzazione degli ossidanti organici selezionati al fine di comparare i livelli energetici coinvolti e selezionare il miglior ossidante. Infine, un approfondito confronto tra un approccio chimico (ossido-riduzione organica in soluzione) ed un approccio spettro-elettrochimico (elettrolisi combinata con analisi degli spettri di assorbimento e di emissione) è stata condotto per studiare le proprietà chimico-fisiche del nanocluster sottoposto a tali processi ossidativi e per valutare la formazione di eventuali complessi a trasferimento di carica tra il nanocluster e gli ossidanti organici, potenzialmente utili a stabilizzare le nanostrutture in soluzione. Questo lavoro di tesi ha permesso di approfondire le conoscenze dei fenomeni di trasferimento elettronico riguardanti il Au25(SC4H9)18 nanocluster, la loro stabilità chimica in funzione della carica e le loro proprietà ottiche che potranno trovare sviluppo in progetti di ricerca futuri in ambito catalitico.