Mechanism of gelation in low-concentration aqueous solutions of silver nitrate with l-cysteine and its derivatives

Abstract

We discuss the results of experimental studies of the processes of gelation in aqueous solutions of silver nitrate with l-cysteine and its derivatives. We focus on understanding what determines if these small molecules will self-assemble in water at their extremely low concentration to form a gel. A mechanism of gel formation in a cysteine-silver solution (CSS) is proposed. The analysis of the results indicates that filamentary aggregates of a gel network are formed via interaction of NH and C(O)O groups that belong to neighboring silver mercaptide (SM) aggregates. In turn, formation of sulphur-silver bonds between silver mercaptide molecules is responsible for self-assembling these molecules into SM aggregates which can be considered as supramonomers. Free polar groups located on the surfaces of the aggregates can form hydrogen bonds with water molecules, which explains the unique ability of CSS hydrogels to trap water at low concentrations of low-molecular-weight hydrogelators.

Lamellar silver thiolate coordination polymers with reversibly switchable blue-to-near infrared optical transitions

“…1 a; we call this orange material Ag-MPA(UV) from now on]. These two absorption bands are associated with a donoracceptor charge transfer from sulphur atoms to silver ions 24 and metallophilic attraction between silver atoms in Ag-MPA(UV) coordination polymer. 25 Therefore, the absorption spectra are determined by the thiolate ligands and the related ligand-tometal charge transfer (LMCT) and modified by the presence of the Ag-Ag interactions, leading to ligand-to metal-metal charge transfer (LMMCT).…”

Comparison of Self-Organization Processes in Aqueous Solutions of L-Cysteine and N-Acetyl-L-Cysteine With Silver Nitrite

“…При концентрации растворов исходных компонентов 0.01 М (рис. 4б) остаётся полоса поглощения 285 нм, но при этом для всех систем, независимо от молярного соотношения Lцистеина и AgNO2 появляется новая полоса поглощения при  ~ 410 нм, которая ранее отсутствовала и которая отвечает плазмонному резонансу на поверхности НЧС [21][22][23][24].…”

Mesoscopic Simulation of Structural Transitions in Cysteine-Silver Solution

“…Ранее, обобщение результатов экспериментальных и теоретических исследований процесса гелеобразования в цистеин серебряном растворе (ЦСР) [1][2][3][4][5][6] позволило нам сформулировать феноменологическую модель, описывающую основные структурные переходы в этой системе. В этих процессах важную роль играют супрамолекулярные агрегаты, формирующиеся на этапе созревания ЦСР, изучавшиеся в работе [5], где было выполнено крупномасштабное полноатомное моделирование (с использованием метода молекулярной динамики с валентно-силовым полем класса 2 PCFF [7]) водного раствора смеси L-цистеина и нитрата серебра без добавления солиинициатора гелеобразования.…”

“…Учитывая характерные масштабы возникающих в ЦСР структур (33-220 нм) [4], для воспроизводства формирования фрагментов гель сетки в рамках полноатомных моделей требуется построение ячеек моделирования с объемом больше (200Å) 3 Анализ литературных источников показал, что выявленный принцип самосборки за счет амино-и карбоксильных групп описан и в случае других систем [9][10][11][12].…”

“…Однако, построенная модель не воспроизводит существование еще одного структурного перехода. Дело в том, что экспериментальные исследования показывают, что при увеличении концентрации соли инициатора прочность геля снижается[4], т. е. можно говорить о переходе системы в состояние, когда гель сетка распадается на крупномасштабные агрегаты с последующим выпадением осадка. Таким образом, требуется корректировка разработанной модели для воспроизведения всех структурных переходов ЦСР.В данной работе мы выполнили коррекцию этой модели для детального изучения формирования надмолекулярных структур в ЦСР при введении в раствор соли инициатора при фиксированной концентрации реагентов.…”