Peng Zhang está animado com ouro, e você também deveria estar. Em particular, ele está animado com o nanogold, estruturas de um punhado de átomos medindo apenas alguns nanômetros de diâmetro. Zhang, um pesquisador da Dalhousie University, e o usuário canadense de fonte de luz síncrotron, tem uma compreensão única do potencial dos nanogolds na biomedicina e além.

Por uma coisa, o ouro é essencialmente não tóxico. Ao contrário de outros metais, as pessoas podem e comem com chocolate, e como Zhang aponta, "Você pode até beber ouro, e você pode até encontrar certos álcoois com ouro. "

Também é incrivelmente estável. Não enferruja, uma vez que sua forma oxidada ou enferrujada é menos estável do que o ouro não adulterado. As juntas decadentes da ponte e o verde Lady Liberty mostram o quão raro é um metal estável.

Combinar essas duas propriedades na biomedicina significa que você pode usar ouro sem se preocupar com o tratamento perder sua eficácia ou prejudicar o paciente.

A equipe de Zhang acredita que o nanogold pode ser uma boa opção como agente catalisador, algo que acelera outras reações sem se desgastar. Devido ao tamanho extremamente pequeno dos nanogolds, descobriram recentemente que são catalisadores eficientes para converter gases tóxicos em não tóxicos.

Mais, a incrível estabilidade do nanogold dá a ele uma vantagem sobre outros catalisadores à base de metal, que tendem a ter vidas mais curtas.

Para aproveitar o potencial do nanogold, os pesquisadores têm que entender suas estruturas e comportamentos, que são em muitos aspectos completamente diferentes dos pedaços de ouro típicos.

O que traz outra maneira em que o ouro é único:você não pode usar as mesmas técnicas que usaria para estudá-lo, como faria com outros elementos comuns, como carbono ou nitrogênio. Em vez de, pesquisadores contam com espectroscopia baseada em raios-X, especificamente XAS (espectroscopia de absorção de raios-X) e XPS (espectroscopia de fotoelétrons de raios-X), técnicas disponíveis em várias linhas de luz CLS e suas linhas de luz parceiras nos EUA.

Zhang tem usado o CLS para sua pesquisa desde que ele mesmo era estudante, com o pesquisador fundador do CLS, TK Sham. Desde então, a instalação tornou-se uma referência para ele pelos relacionamentos que construiu e pela excelência das técnicas disponíveis.

"Quando precisamos de raios-X de baixa energia, sempre recorremos ao CLS. O síncrotron canadense é particularmente bom em técnicas de raios-X de baixa energia, "Zhang explicou.

Usando essas técnicas de síncrotron, A equipe de pesquisa de Zhang é capaz de modelar com precisão a estrutura eletrônica dos nanoclusters, observando variações na estrutura e nas propriedades dos aglomerados causadas por mudanças de um ou dois átomos.

O fato de tais variações minúsculas realmente causarem mudanças no comportamento eletrônico do ouro foi uma surpresa. Por uma coisa, pesquisadores só recentemente foram capazes de produzir nanoaglomerados de ouro de forma confiável com números específicos de átomos, tornando irritantemente difícil fazer observações específicas.

Para outro, a maioria dos aplicativos de nanotecnologia trataria as variações de alguns átomos em um cluster como uma variação insignificante.

Não é assim para aglomerados de ouro com algumas dezenas de átomos. Um aglomerado de 36 átomos de ouro tem uma estrutura completamente diferente de um aglomerado de 38 átomos, com densidades de elétrons muito diferentes, tornando cada um apropriado para diferentes tipos de reações catalíticas.

"Foi uma grande surpresa para nós, e é útil, porque se você ajustar a composição, você pode controlar as propriedades com muita eficiência, "Disse Zhang.

Somente aproveitando novas técnicas para produzir amostras incrivelmente uniformes de aglomerados de ouro de tamanho único e observando suas propriedades e estruturas individuais, o laboratório de Zhang foi capaz de começar a catalogar a variedade de propriedades desta maravilha nano. A respeito disso, Colaboradores de Zhang, como Rongchao Jin da Carnegie Mellon University, pode atingir pureza superior a 99% para os aglomerados de ouro.

À medida que a equipe continua a explorar como eles podem adaptar e refinar estruturas nano de ouro, eles também estão procurando maneiras de aproveitar outros metais nobres em combinação com ouro. Prata e platina, ambos metais valiosos e com potencial médico e catalítico interessante por si só, poderia revelar um novo potencial usando as técnicas analíticas usadas pela equipe de Zhang.

Próximo, Zhang planeja pesquisar compostos de ouro e metal, para entender como essas estruturas funcionam. A equipe também continua empenhada em examinar possíveis aplicações biomédicas para seu trabalho, em colaboração com pesquisadores biomédicos da Dalhousie University e Halifax Infirmary Hospital.