Onderzoek toont aan hoe organische moleculen de elektrochemische eigenschappen van goudnanodeeltjes beïnvloeden

Een nieuwe studie toont aan hoe organische moleculen de redoxpotentiaal van goudnanodeeltjes sterk beïnvloeden, met verschillen tot 71 mV. Met behulp van experimenten en computersimulaties benadrukt de studie de belangrijke rol van capping agents bij het regelen van de elektrochemische eigenschappen van de nanodeeltjes en identificeert ook hoe kinetische effecten deze interacties beïnvloeden.

Deze bevindingen hebben praktische toepassingen op gebieden als de verspreiding van nanodeeltjes, het monitoren van liganduitwisseling en ontwikkelingen op het gebied van katalyse, elektronica en medicijnafgifte. Ze laten zien dat er mogelijkheden zijn om het gedrag van nanodeeltjes aan te passen voor specifieke toepassingen.

Het onderzoek, geleid door Prof. Daniel Mandler met Prof. Roi Baer en Dr. Hadassah Elgavi Sinai en een team van de Hebreeuwse Universiteit en gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Societylaat zien hoe organische moleculen het gedrag van minuscule gouddeeltjes die op oppervlakken worden geabsorbeerd, beïnvloeden.

Hun onderzoek verdiept ons begrip van hoe deze nanodeeltjes die op oppervlakken worden geabsorbeerd, interacteren met hun omgeving, wat belangrijke inzichten biedt voor verschillende toepassingen. Het onderzoek werd gezamenlijk uitgevoerd door Ph.D.-student Din Zelikovich, die zeer zorgvuldige experimenten uitvoerde, en MSc-student Pavel Savchenko, die de theoretische berekeningen uitvoerde.

Uit het onderzoek bleek dat verschillende moleculen, zoals 2- en 4-mercaptobenzoëzuur, ervoor kunnen zorgen dat goudnanodeeltjes aanzienlijk verschillende elektrische eigenschappen hebben, met verschillen tot wel 71 Mv (millivolt). Dit benadrukt hoe cruciaal deze moleculen zijn bij het bepalen hoe nanodeeltjes zich gedragen.

Met behulp van geavanceerde computersimulaties en experimenten toonde de samenwerking tussen de experimentele en theoretische teams aan dat sommige moleculen op voorspelbare manieren aan goudoppervlakken blijven plakken, wat overeenkomt met wat ze experimenteel zagen. Ze ontdekten echter ook dat de kinetiek, namelijk de snelheid waarmee de nanodeeltjes worden geoxideerd, meer complexiteit toevoegt aan de manier waarop ze interacteren.

Ze ontdekten bijvoorbeeld dat goudnanodeeltjes die gestabiliseerd waren door 4-mercaptobenzoëzuur twee keer zo snel reageerden als die met citraat. Deze bevinding, ondersteund door wetenschappelijke theorieën, laat zien hoeveel de juiste molecule kan veranderen hoe deze nanodeeltjes zich gedragen.

Prof. Daniel Mandler stelt: “Onze studie toont de diepgaande impact aan die capping agents hebben op de redoxeigenschappen van nanodeeltjes. Dit inzicht stelt ons in staat om het gedrag van nanodeeltjes nauwkeurig af te stemmen op specifieke toepassingen, wat mogelijk kan leiden tot een significante impact op gebieden variërend van katalyse tot medicijnafgifte.”

Terwijl de wetenschappelijke gemeenschap de ingewikkelde wereld van nanodeeltjes blijft verkennen, draagt ​​dit onderzoek waardevolle kennis bij aan het veld van nanodeeltjeschemie. Door licht te werpen op de complexe interacties tussen nanodeeltjes en hun capping agents, opent deze studie nieuwe wegen voor het ontwerpen en optimaliseren van nanodeeltjes voor een breed scala aan toepassingen, wat veelbelovende ontwikkelingen in nanotechnologie belooft in de komende jaren.