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El estudio de partículas metálicas coloidales de nanómetro y subnanómetro en solución acuosa complementa la investigación de pequeñas partículas en haces moleculares, soluciones congeladas y cúmulos inorgánicos. Las propiedades electrónicas de las partículas metálicas cambian por modificación superficial, por ejemplo, mediante la quimisorción de una molécula nucleofílica o la deposición de un segundo metal. Se discuten los cambios resultantes en las propiedades químicas, fotoculmicas y ópticas. Se describen métodos que permiten almacenar electrones en exceso o huecos positivos en las partículas de manera controlada e investigar los cambios acompañantes en las propiedades ópticas. Las partículas metálicas que llevan electrones en exceso inician reacciones electroquímicas como la reducción de agua o la deposición de metales. Las partículas bimetálicas y trimetálicas concéntricas pueden ser sintetizadas de esta manera. La transición del átomo al metal puede ser estudiada por radiólisis pulsada, donde se genera una concentración conocida de átomos mediante un pulso y luego se registra el desarrollo del espectro de absorción metálica en función del tiempo a medida que los átomos se coalescen para dar lugar a partículas más grandes. A menudo se observa que el espectro de absorción del metal se alcanza después de solo unos pocos pasos de coalescencia, es decir, en números de aglomeración de aproximadamente 10. En el caso de la plata, se observan dos cúmulos mágicos que no son metálicos y que tienen largas vidas de 100 s y 15 min durante la coalescencia. Estos cúmulos tienen bandas de absorción gigantes en longitudes de onda significativamente más cortas que la de la banda de plasmones de 380 nm de partículas metálicas de plata. Los cúmulos viven durante horas y días en presencia de polianiones. Tienen propiedades reductoras y también reaccionan con ganas con reactivos nucleofílicos. Pueden fragmentarse al ser iluminados y fotoemiten electrones con rendimientos cuánticos mayores a 0.1. También se discute la dependencia del potencial redox estándar en el tamaño de las partículas. La transición de átomo a metal se manifiesta también en las propiedades químicas coloidales de las partículas metálicas, pasando de la formación de complejos con aniones de cúmulos oligoméricos a la formación de doble capa alrededor de partículas más grandes.
A. Henglein (Sat,) estudió esta cuestión.