Złoto produkowane przy udziale zwykłej wody

Fot. Pixabay, CC0

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda dokonali odkrycia: opracowali nowy sposób tworzenia nanocząstek złota i nanodrutów za pomocą kropli wody. Jest to najnowsze odkrycie w chemii on-dropletowej, niedawno powstałej dziedzinie i może doprowadzić do bardziej przyjaznych dla środowiska sposobów wytwarzania nanocząsteczek także i innych metali.

Złoto jest od dawien dawna znane jako szlachetny metal. Wynika to z tego, że jest stosunkowo mało reaktywne. W przeciwieństwie do metali bazowych, takich jak nikiel i miedź, złoto jest odporne na korozję i utlenianie, dlatego też jest popularne w jubilerstwie. Mniej więcej w połowie lat 80. XX w. odkryto, że takie właściwości złoto wykazuje jedynie w dużych, makroskopowych skalach. W skali nano cząsteczki złota są bardzo chemicznie reaktywne i tworzą doskonałe katalizatory. Dzisiaj złote nanostruktury znalazły szerokie zastosowanie w obrazowaniu biologicznym, dostarczaniu leków, wykrywaniu gazów toksycznych i biosensorach.

Jak dotąd, istniał tylko jeden sposób ich wytwarzania. Było to łączenie ze sobą prekursora złota - kwasu chloroaurynowego ze środkiem redukującym, borowodorkiem sodu. Reakcja polega na przeniesieniu elektronów ze środka redukującego na kwas chloroaurynowego, uwalniając w procesie atomy złota. W zależności od tego, w jaki sposób atomy złota się gromadzą, mogą tworzyć różne struktury.

Prof. Richard Zare ze Stanford i jego koledzy zaczęli się zastanawiać, czy ta produkcja złota nie przebiegnie inaczej z =mikronowymi kroplami kwasu chloroaurynowego i borowodorku sodu. Z poprzednich eksperymentów naukowcy wiedzieli bowiem, że niektóre reakcje chemiczne przebiegają znacznie szybciej, gdy zachodzą w mikrokroplach.

Rzeczywiście zaobserwowano, że nanocząsteczka złota powstawała w ten sposób ponad 100 000 razy szybciej! Jednak najbardziej uderzające okazało się, że złoto powstało także wtedy, gdy zamiast borowodorku sodu użyto zwykłej wody. "Ku naszemu oszołomieniu odkryliśmy, że nanostruktury ze złota można wytwarzać bez dodanych środków redukujących" - powiedział Jae Kyoo Lee, pracownik naukowy. Jeśli proces będzie mógł być przeprowadzany na większą skalę, może to wyeliminować potrzebę korzystania z czynników redukujących, które mają szkodliwe skutki uboczne dla zdrowia lub mogą zanieczyszczać wodę.

Wciąż jednak nie jest jasne, dlaczego tak się dzieje. Jedną z możliwości jest fakt, że przekształcenie wody w mikrokrople znacznie zwiększa jej pole powierzchni, stwarzając możliwość utworzenia silnego pola elektrycznego, co może sprzyjać tworzeniu złotych nanocząsteczek i nanodrutów.

Zespół analizuje sposoby wykorzystania swojego odkrycia do różnych zastosowań katalitycznych i biomedycznych.

(KB)