NanoKemi-gruppen på DTU Kemi har sammen med en gruppe forskere fra Australien og Kina bragt viden om guld-nanopartiklers forunderlige egenskaber et stort skridt videre. Dét åbner op for nye spændende perspektiver for bl.a. medicinsk behandlingsteknologi.
Guld (Au) har i årtusinder været skattet som økonomisk investering og i smykkekunst. Au nanopartikler (AuNP) besidder ydermere ganske særlige egenskaber, der allerede i antikken var basis for eksempelvis glasdekoration og i nutiden er basis for katalyse og medicinsk diagnostik.
Produkter baseret på guld-nanopartikler er altså ikke noget nyt, men deres nyopdagede egenskaber giver håb om en meget mere rationel basis end hidtil for ny medicinsk billedbehandling og behandlingsteknologi. Spørgsmålet er, hvordan man fremstiller nanopartikler, så de får præcis de ønskede egenskaber. Og dét spørgsmål har ph.d.-studerende Arnab Halder og professor (emeritus) Jens Ulstrup fra DTU Kemi været med til at give nye svar på.
Afklaring af guld-nanopartiklers opbygning og stabilitet
AuNP fremstilles ved kemisk syntese og stabiliseres af en slags molekylær ”lim”, typisk organiske svovlforbindelser, som danner stærke kemiske bindinger med Au-atomer, kendt som Au(I)-thiolatkomplekser. AuNP og Au-overflader har imidlertid helt andre egenskaber end isolerede Au-atomer, og forståelse af deres Au-S bindinger har i mere end 30 år været forbundet med store teoretiske udfordringer.
Ph.d.-studerende Arnab Halder og professor (emeritus) Jens Ulstrup fra DTU Kemi har sammen med deres NanoKemi-gruppe deltaget i eksperimentel og teoretisk forskning, der har ført til den første brede og længe søgte forståelse af AuNPs og Au-overfladers Au-S bindinger, samt af de komplekse mekanismer ved 1-100 nm AuNPs dannelse og svovlforbindelsernes beskyttelse af Au-overfladerne. Au-S bindingen her er ikke Au(I)-thiolat, som hidtil troet og kendt fra molekylære Au-komplekser, men i stedet bestemt af kvantemekaniske kræfter kendt som van der Waals kræfter, hvis stærkeste eksempel netop er kombinationen mellem guld og svovl.
Denne nye erkendelse har afklaret vigtige manglende led i de komplekse mekanismer ved AuNP syntese og thiolmonolagsdannelse. Arbejdet viser også bredere anvendelsesperspektiver for guldnanoteknologi, fx inden for nanoelektronik, medicinsk diagnose og elektrokatalyse.
Undersøgelserne blev ledet af professorerne Jeff R. Reimers og Michael J. Ford, University of Technology ved universiteter i Sydney og Shanghai, med deltagelse af professor emeritus Noel S. Hush, University of Sydney, samt NanoKemi-gruppen på DTU Kemi.
Resultaterne er netop blevet offentliggjort i det højt profilerede tidsskrift Proceedings of National Academy of Sciences i USA (PNAS).
Læs artiklen 'Gold surfaces and nanoparticles are protected by Au(0)–thiyl species and are destroyed when Au(I)–thiolates form' i PNAS!