Goud is speciaal, begeerd als een investering, gewaardeerd als sieraad en met een decoratieve geschiedenis die duizenden jaren teruggaat. Sierlijke vergulde oppervlakken zijn gevonden in oude Egyptische graven, waar gouden nanodeeltjes als verf werden gebruikt.

Nu hebben onderzoekers van UTS het raadsel opgelost van wat goud speciaal maakt in het opkomende gebied van nanotechnologie van vandaag.

Professor Jeffrey Reimers en universitair hoofddocent Mike Ford, van de School voor Wiskundige en Exacte Wetenschappen, leidde een team dat het chemische bindingsproces uitlegde dat optreedt tijdens de groei van gouden nanodeeltjes.

Hun onderzoek, deze week gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ), baant de weg voor toepassingen in biomedische beeldvorming, medicijnafgifte en elektronica.

"Wat goud speciaal maakt - en, wat dat betreft, wat zwavel speciaal maakt – bleek de sleutel te zijn om te begrijpen hoe nanodeeltjes groeien, " zei professor Reimers, die een Fellow is van de Australian Academy of Science en in 2016 de winnaar is van de David Craig-medaille voor chemisch onderzoek.

"Goud is uniek omdat het niet roest, corroderen of bezoedelen, wat betekent dat het over het algemeen niet reageert met de dingen eromheen. Daarom staat het bekend als een 'edel metaal'.

"De elektronen in goud reizen zo snel dat ze zwaar worden, een effect dat belangrijker is voor goud dan voor andere atomen ... dus goud heeft het uiterlijk van een metaal, maar met een vreemde kleur en veel meer eigenschappen zoals die van niet-metalen zoals zwavel."

Het ontwikkelen van nanodeeltjes tot niet-invasieve en gerichte behandelingen voor ziekten zoals kanker is een voortdurende uitdaging voor wetenschappers. De sleutel ligt in het beheersen van de grootte en vorm van gouden nanodeeltjes, en ervoor zorgen dat ze zich op een bepaalde manier gedragen.

Door de betekenis te identificeren van de "lijm" die het oppervlak van de gouden nanodeeltjes bindt om potentieel destructieve chemicaliën buiten bereik te houden, Professor Reimers en universitair hoofddocent Ford, met medewerkers van de Technische Universiteit van Denemarken en de Universiteit van Sydney, hebben de sleutel gevonden die essentieel is voor het aanpassen van de eigenschappen van nanodeeltjes.

Goud en zwavel kunnen samen reageren om sterke covalente bindingen te vormen (een chemische binding waarbij elektronenparen worden gedeeld tussen atomen) in verbindingen die bekend staan ​​als Au(I)-thiolaten.

Professor Reimers zei dat chemici al 30 jaar geloven dat dit de reden is waarom zwavellijmen aan gouden nanodeeltjes kleven en deze beschermen.

"Echter, ons onderzoek toont aan dat het een kracht is die bekend staat als de Van der Walls-kracht - een soort aantrekkingskracht tussen moleculen van kwantummechanische oorsprong - die verantwoordelijk is voor de binding van zwavel aan goudmetaal en nanodeeltjes.

"Totdat men de binding goed en correct begrijpt, men kan de chemie niet correct beschrijven."

Professor Reimers zei dat de weg nu open ligt voor mensen om experimenten te ontwerpen die echt vertellen hoe de nanodeeltjes groeien.

"Je kunt je alleen maar voorstellen dat, gezien deze kennis, er kunnen in de toekomst dingen worden gemaakt waar in het verleden nooit van is gedroomd.

"Wat we nu hebben, zijn betere hulpmiddelen om te begrijpen hoe we deze dingen moeten doen, wat de weg vrijmaakt voor onderzoekers om nieuwe generaties gouden nanotechnologieën uit te vinden."