Peng Zhang è entusiasta dell'oro, E lo dovresti essere anche tu. In particolare, è entusiasta di nanogold, strutture di una manciata di atomi che misurano solo pochi nanometri di diametro. Zhang, un ricercatore alla Dalhousie University, e utente canadese di sincrotrone della sorgente luminosa, ha una comprensione unica del potenziale che i nanogold hanno nella biomedicina e oltre.

Per una cosa, l'oro è essenzialmente non tossico. A differenza di altri metalli, le persone possono e lo mangiano sul cioccolato, e come sottolinea Zhang, "Puoi anche bere oro, e puoi persino trovare certi alcol con dentro dell'oro."

È anche incredibilmente stabile. non arrugginisce, poiché la sua forma ossidata o arrugginita è meno stabile dell'oro puro. Le giunture del ponte in decomposizione e la verde Lady Liberty parlano di quanto sia raro un metallo stabile.

Combinare queste due proprietà in biomedicina significa che puoi usare l'oro senza preoccuparti che il trattamento perda la sua efficacia o ferisca il paziente.

Il team di Zhang crede che il nanogold potrebbe essere una buona misura come agente catalizzatore, qualcosa che accelera altre reazioni senza esaurirsi. A causa delle dimensioni estremamente ridotte dei nanogold, si è recentemente scoperto che sono catalizzatori efficienti per convertire i gas tossici in gas non tossici.

Più, L'incredibile stabilità di nanogold gli conferisce un vantaggio rispetto ad altri catalizzatori a base di metalli, che tendono ad avere una vita più breve.

Per sfruttare il potenziale di nanogold, i ricercatori devono dare un senso alle sue strutture e comportamenti, che sono per molti versi completamente diversi da quelli dei tipici pezzi d'oro.

Il che fa emergere un altro modo in cui l'oro è unico:non puoi usare le stesse tecniche che useresti per studiarlo come faresti con altri elementi comuni come il carbonio o l'azoto. Anziché, i ricercatori si affidano alla spettroscopia a raggi X, in particolare XAS (spettroscopia di assorbimento a raggi X) e XPS (spettroscopia fotoelettronica a raggi X), tecniche disponibili su diverse linee di luce CLS e le sue linee di luce partner negli Stati Uniti.

Zhang ha utilizzato il CLS per le sue ricerche sin da quando era uno studente, sotto il ricercatore fondatore CLS TK Sham. Da allora, la struttura è diventata per lui un punto di riferimento sia per i rapporti che ha costruito sia per l'eccellenza delle sue tecniche a disposizione.

"Quando abbiamo bisogno di raggi X a bassa energia veniamo sempre al CLS. Il sincrotrone canadese è particolarmente buono nelle tecniche a raggi X a bassa energia, " ha spiegato Zhang.

Utilizzando queste tecniche di sincrotrone, Il team di ricerca di Zhang è in grado di modellare finemente la struttura elettronica dei nanocluster, notare variazioni nella struttura e nelle proprietà dei cluster causate da spostamenti di uno o due atomi.

Che tali minuscole variazioni abbiano effettivamente causato cambiamenti nel comportamento elettronico dell'oro è stata una sorpresa. Per una cosa, solo di recente i ricercatori sono stati in grado di produrre in modo affidabile nanocluster d'oro con un numero specifico di atomi, rendendo le osservazioni specifiche esasperatamente difficili da trovare.

Per un altro, la maggior parte delle applicazioni nanotecnologiche tratterebbe le variazioni di un paio di atomi in un cluster come una variazione trascurabile.

Non così per gli ammassi d'oro con poche decine di atomi. Un cluster di 36 atomi d'oro ha una struttura completamente diversa da un cluster di 38 atomi, con densità di elettroni molto diverse, rendendo ciascuno appropriato per diversi tipi di reazioni catalitiche.

"È stata una grande sorpresa per noi, ed è utile, perché se personalizzi la composizione, puoi controllare in modo molto efficiente le proprietà, " disse Zhang.

Solo sfruttando nuove tecniche per produrre campioni incredibilmente uniformi di cluster d'oro di una sola dimensione e osservando le loro proprietà e strutture individuali, il laboratorio di Zhang è stato in grado di iniziare a catalogare la varietà di proprietà di questa nano meraviglia. A questo proposito, I collaboratori di Zhang, come Rongchao Jin della Carnegie Mellon University, può raggiungere una purezza superiore al 99% per i cluster d'oro.

Mentre il team continua a esplorare come personalizzare e perfezionare le nanostrutture d'oro, stanno anche cercando modi per sfruttare altri metalli nobili in combinazione con l'oro. Argento e platino, entrambi metalli preziosi e con interessanti potenzialità mediche e catalitiche di per sé, potrebbe rivelare nuove potenzialità utilizzando le tecniche analitiche utilizzate dal team di Zhang.

Prossimo, Zhang prevede di esaminare i compositi in oro e metallo, per capire come funzionano queste strutture. Il team rimane inoltre impegnato nell'esaminare potenziali applicazioni biomediche per il proprio lavoro, in collaborazione con ricercatori biomedici della Dalhousie University e dell'Halifax Infirmary Hospital.