Gouddeeltjes op nanometerschaal worden intensief onderzocht voor toepassing als katalysator, sensoren, apparaten voor medicijnafgifte, biologische contrastmiddelen en componenten in fotonica en moleculaire elektronica. Het verkrijgen van kennis van hun atomaire schaalstructuren, fundamenteel voor het begrijpen van fysische en chemische eigenschappen, uitdagend geweest. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Stanford University, VS, hebben aangetoond dat elektronenmicroscopie met hoge resolutie kan worden gebruikt om een ​​driedimensionale structuur te onthullen waarin alle goudatomen worden waargenomen. De resultaten komen nauw overeen met een structuur die is voorspeld aan de Universiteit van Jyväskylä, Finland, op basis van theoretische modellering en infraroodspectroscopie (zie figuur). Het onderzoek is gepubliceerd in Wetenschap op 22 augustus 2014.

Het onthulde gouden nanodeeltje heeft een diameter van 1,1 nm en bevat 68 goudatomen die op een kristallijne manier in het midden van het deeltje zijn georganiseerd. Het resultaat werd ondersteund door röntgenverstrooiing onder een kleine hoek, uitgevoerd in het Lawrence Berkeley National Laboratory, VS, en door massaspectrometrie gedaan aan de Hokkaido University, Japan.

Elektronenmicroscopie is in principe vergelijkbaar met conventionele lichtmicroscopie, behalve dat de golflengte van de elektronenbundel die wordt gebruikt voor beeldvorming dicht bij de afstand van atomen in vaste materie ligt, ongeveer een tiende van een nanometer, in tegenstelling tot de golflengte van zichtbaar licht, dat is honderden nanometers. Een cruciaal aspect van het nieuwe werk is de bestraling van het nanodeeltje met zeer weinig elektronen om de structuur van het nanodeeltje niet te verstoren. Het succes van deze aanpak opent de weg naar de bepaling van veel meer nanodeeltjesstructuren en naar zowel fundamenteel begrip als praktische toepassingen.

De onderzoekers die bij het werk betrokken zijn, zijn Maia Azubel, Ai Leen Koh, David Bushnell en Roger D. Kornberg van Stanford University, Sami Malola, Jaakko Koivisto, Mika Pettersson en Hannu Häkkinen van de Universiteit van Jyväskylä, Greg L. Hura van het Lawrence Berkeley National Laboratory, en Tatsuya Tsukuda en Hironori Tsunoyama van de Hokkaido University. Het werk aan de Universiteit van Jyväskylä werd ondersteund door de Academie van Finland. Het rekenwerk in de groep van Hannu Häkkinen werd gedaan in het HLRS-GAUSS-centrum in Stuttgart als onderdeel van het PRACE-project "Nano-gold at the bio-interface".