Peng Zhang is enthousiast over goud, en dat zou jij ook moeten zijn. Vooral, hij is enthousiast over nanogold, structuren van een handvol atomen met een diameter van slechts enkele nanometers. Zhang, een onderzoeker aan de Dalhousie University, en Canadese Light Source synchrotron-gebruiker, heeft een uniek begrip van het potentieel van nanogolds in de biogeneeskunde en daarbuiten.

Voor een ding, goud is in wezen niet giftig. In tegenstelling tot andere metalen, mensen kunnen en eten het op chocolade, en zoals Zhang opmerkt, "Je kunt zelfs goud drinken, en je kunt zelfs bepaalde alcoholen vinden met goud erin."

Het is ook ongelooflijk stabiel. Het roest niet, omdat zijn geoxideerde of geroeste vorm minder stabiel is dan onvervalst goud. Rottende brugverbindingen en de groene Lady Liberty vertellen hoe zeldzaam een ​​stabiel metaal is.

Door deze twee eigenschappen in de biogeneeskunde te combineren, kunt u goud gebruiken zonder dat u zich zorgen hoeft te maken dat de behandeling zijn effectiviteit verliest of de patiënt pijn doet.

Het team van Zhang gelooft dat nanogold een goede katalysator kan zijn, iets dat andere reacties versnelt zonder zelf op te raken. Vanwege de extreem kleine omvang van nanogolds, ze bleken onlangs efficiënte katalysatoren te zijn voor het omzetten van giftige gassen in niet-toxische gassen.

Plus, De ongelooflijke stabiliteit van nanogold geeft het een voordeel ten opzichte van andere op metaal gebaseerde katalysatoren, die doorgaans een kortere levensduur hebben.

Om het potentieel van nanogold te benutten, onderzoekers moeten de structuren en gedragingen ervan begrijpen, die in veel opzichten totaal verschillen van die van typische stukjes goud.

Dat brengt een andere manier naar voren waarop goud uniek is:je kunt niet dezelfde technieken gebruiken die je zou gebruiken om het te bestuderen als andere veelvoorkomende elementen zoals koolstof of stikstof. In plaats daarvan, onderzoekers vertrouwen op op röntgenstraling gebaseerde spectroscopie, specifiek XAS (röntgenabsorptiespectroscopie) en XPS (röntgenfoto-elektronspectroscopie), technieken beschikbaar op verschillende CLS-bundellijnen en haar partnerbundellijnen in de V.S.

Zhang gebruikt de CLS voor zijn onderzoek al sinds hij zelf student was, onder oprichter CLS-onderzoeker TK Sham. Vanaf dat moment, de faciliteit is een go-to voor hem geworden, zowel vanwege de relaties die hij heeft opgebouwd als de uitmuntendheid van de beschikbare technieken.

"Als we röntgenstraling met lage energie nodig hebben, komen we altijd naar de CLS. De Canadese synchrotron is vooral goed in röntgentechnieken met lage energie, ' legde Zhang uit.

Met behulp van deze synchrotron-technieken, Het onderzoeksteam van Zhang is in staat om de elektronische structuur van de nanoclusters fijn te modelleren, het opmerken van variaties in structuur en eigenschappen van de clusters veroorzaakt door verschuivingen van een of twee atomen.

Dat zulke minuscule variaties daadwerkelijk veranderingen in het elektronische gedrag van goud veroorzaakten, was enigszins een verrassing. Voor een ding, onderzoekers zijn pas sinds kort in staat om op betrouwbare wijze gouden nanoclusters te produceren met specifieke aantallen atomen, specifieke observaties maken die buitengewoon moeilijk te vinden zijn.

Voor een ander, de meeste nanotechnologietoepassingen zouden variaties van een paar atomen in een cluster als een verwaarloosbare variantie beschouwen.

Niet zo voor goudclusters met enkele tientallen atomen. Een cluster van 36 goudatomen heeft een heel andere structuur dan een cluster van 38 atomen, met enorm verschillende elektronendichtheden, waardoor elk geschikt is voor verschillende soorten katalytische reacties.

"Het was een grote verrassing voor ons, en het is handig, want als je de compositie aanpast, u kunt de eigendommen zeer efficiënt beheren, ' zei Zhang.

Alleen door nieuwe technieken te gebruiken om ongelooflijk uniforme monsters van gouden clusters van één grootte te produceren en hun individuele eigenschappen en structuren te observeren, kon het laboratorium van Zhang beginnen met het catalogiseren van de verscheidenheid aan eigenschappen van dit nanowonder. In dit verband, medewerkers van Zhang, zoals Rongchao Jin van de Carnegie Mellon University, kan een zuiverheid van meer dan 99% bereiken voor de gouden clusters.

Terwijl het team blijft onderzoeken hoe ze gouden nanostructuren kunnen aanpassen en verfijnen, ze onderzoeken ook manieren om andere edele metalen te gebruiken in combinatie met goud. Zilver en platina, zowel waardevolle metalen als met een interessant medisch en katalytisch potentieel op zich, zou nieuw potentieel kunnen onthullen met behulp van de analytische technieken die door het team van Zhang worden gebruikt.

Volgende, Zhang is van plan om goud- en metaalcomposieten te onderzoeken, om te begrijpen hoe deze structuren werken. Het team blijft zich ook inzetten voor het onderzoeken van mogelijke biomedische toepassingen voor hun werk, in samenwerking met biomedische onderzoekers van Dalhousie University en Halifax Infirmary Hospital.