Estructura de Cúmulos de Oro protegidos con tioles explicado en términos de poliedros (tetraedros y octaedros)

En la actualidad existen cerca de 70 estructuras de cúmulos de oro protegidos con tioles. Sin embargo, no es fácil explicar su formación y mucho menos definir las causas propias del experimento que llevan a la formación de unas u otras. Para lograr predecir correctamente nuevas estructuras es necesario analizar los cluster existentes y de ahí extraer tendencias geométricas.

Recientemente un trabajo dedicado a explicar la estructura de cúmulos de oro protegidos con tioles ha sido aceptado para su publicación en The Journal of Physical Chemistry C. El trabajo implicó el proponer un código capaz de encontrar tetraedros y octaedros en la estructura de los clusters analizados. Es tan importante conocer el número de poliedros así como las distorsiones que sufren cuando el tamaño del cluster disminuye.

Se encontró que los cúmulos que tienen menos de 25 átomos de oro poseen estructuras menos compactas y que presentan un solo tipo de poliedro la mayor parte de las veces. Cuando el número de átomos es mayor, entonces, se tienen combinaciones de ambos tipos.

Tetraedros_Au76(SR)44
Au76(SR)44 compuesto con tetraedros

 

New Polyhedra Approach to Explain the Structure and Evolution on Size of Thiolated Gold Clusters

A. Tlahuice-Flores

Phys. Chem. C, Just Accepted Manuscript
DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b02265
Publication Date (Web): April 12, 2019
Au144_poliedros
Au144(SR)60 compuesto por poliedros

 

 

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Interacción de cisplatin con Au37 (tri-icosaedro)

La interacción de fármacos con cúmulos de oro (biocompatibles) es un estudio novedoso que requiere de poder computacional. En esta ocasión estudiamos un cúmulo de oro protegido, el cual muestra preferencia por 4 moléculas de cisplatin. El espectro Raman calculado muestra claramente que algunos picos del cisplatin se acoplan con los modos normales del Au37, dando señales más intensas. Esto permite predecir que el Au37 puede utilizarse como un detector molecular del cisplatin, pero además significa un avance en el estudio de la utilización como acarreadores de los cúmulos de oro.

El artículo ha sido aceptado en la revista Journal of Raman Spectroscopy.

“Tri-icosahedral Au37 Cluster as a Carrier/Detector for Anti-Cancer Cisplatin Drug”

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jrs.5498

Modo0499

Hidrogenación del Volleyballene

La hidrogenación del volleyballene es una reacción que puede ocurrir a temperatura ambiente. Sin embargo, 24 átomos de hidrógeno se unen con una energía de adsorción mayor y preferencial. De manera que es dificil desorberlos.

Siendo un compuesto intermediario el C60Sc20H24, se ha logrado proponer su estructura, reportándose su espectro IR y Raman, además de el análisis de las cargas parciales.

El artículo ha sido aceptado en PCCP.

Link al paper

Hidrogenación del Volleyballene (Sc20C60H70)

El estudio de nuevos materiales dedicados a adsorber hidrógeno es un tema de actualidad debido a la necesidad de fuentes de energía alternativas. Durante mucho tiempo se había buscado dotar a los fullerenes de la capacidad para servir como adsorbedores. La predicción del Volleyballene ocurrida en 2016, ha generado gran expectativa, debido a que la incorporación de metales de transición como el escandio, ha resultado en una nueva estructura donde los átomos del metal están dispersos a lo largo de la caja y por lo tanto evitan su aglutinamiento. Esto lleva a que el volleyballene pueda funcionar como un material nuevo capaz de adsorber hidrógeno.

Recientemente ha sido aceptado un artículo en Journal of Physical Chemistry C, donde se reporta el estudio de una estructura que contiene 70 átomos de hydrógeno. Siendo un número importante de átomos de H adsorbidos. Además, su estudio estructural, vibracional (IR /RAMAN) y de la naturaleza del enlace ha sido incluido.

Enlace al artículo

Hydrogen Storage on Volleyballene: Prediction of the Sc20C60H70Cluster

DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b03067
Hydrogenated Volleyballene

 

Impresión en 3D

Con la llegada de las nuevas tecnologías, tenemos a nuestra disposición herramientas que pueden ayudarnos en nuestra labor académica y profesional. Las impresoras 3D han pasado a ser una parte importante de cualquier laboratorio donde se necesiten de modelos o prototipos. En mi caso particular, tener un modelo que pueda auxiliarme para explicar mejor mis ideas es invaluable.

A continuación unas fotografías de mis modelos 3D.

Interacción de cisplatin con Au18

Au18-2cis_plano

Cisplatin-Au18
Cisplatin interaccionando con Au18

 

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Recientemente hemos publicado un artículo dedicado al estudio de la interacción de cisplatin (anticancerígeno) con el cúmulo de oro compuesto por 18 átomos de oro. El Au18 es bio-compatible y según nuestros cálculos puede adsorber al cisplatin (0.5 eV) y facilitar su acarreamiento hacia el tejido u órgano afectado. El interés es en evitar la pérdida del cisplatin en su camino al órgano afectado (evitándose efectos adversos) y el Au18 se propone como un buen acarreador.

Los espectros calculados de UV/CD cuando se adsorben una a cuatro moléculas de cisplatin permiten distinguir la cantidad de moléculas adsorbidas. Este estudio ha sido aceptado en PCCP y ha implicado el uso de ORCA que ha demostrado ser muy eficiente para el tipo de cálculos demandantes en memoria y tiempo de cómputo.

Study of the interaction among cisplatin and the Au18(SR)14 cluster: In search of an appropriated cisplatin carrier

Alfredo Tlahuice

Phys. Chem. Chem. Phys., 2017,19, 26545-26550

DOI: 10.1039/c7cp04452f

Interacción de cisplatin con Au18

Nanotubos quirales de penta-grafeno

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Recientemente hemos publicado un artículo dedicado al estudio de nanotubos de penta-grafeno. A pesar de haberse publicado su estructura en 2015, no se habían estudiado los nanotubos quirales (n,m) siendo n diferente de m.

Nuestro estudio demuestra que el nanotubo (7,7) no es estable y presenta frecuencias imaginarias. Mientras que el (7,0) es térmicamente inestable. Sin embargo, los nanotubos (5,10) y (6,3) son estables dinámica y térmicamente. Además su energía de amarre es comparable a la de otros nanotubos reportados anteriormente .

(5,10) penta-graphene CNT

Penta-NT

(6,3)

(7,7) penta-graphene CNT

(7,0) penta-graphene CNT

También mostramos que los nanotubos (n,0) y (0,m) son enantiómeros.

Chiral penta-graphene nanotubes: Structure, bonding and electronic properties

J.J Quijano-Briones, H. N. Fernández-Escamilla, A. Tlahuice-Flores

Computational and Theoretical Chemistry
http://dx.doi.org/10.1016/j.comptc.2017.03.019