För att utöka potentialen hos guldnanopartiklar för en rad användningsområden krävs metoder för att stabilisera klustren och kontrollera deras storlek. Forskare på KAUST avslöjar hur enkla organiska citratjoner, härrör från lättillgänglig citronsyra, kan interagera med guldatomerna för att ge de stabila nanopartiklar som behövs för vidare forskning.

Sådana kluster av guldatomer visar sig allt mer användbara som katalysatorer, läkemedelstillförselsystem, anti-cancermedel och komponenter i solceller bland andra applikationer.

"De potentiella tillämpningarna av guldnanopartiklar kan ha en enorm inverkan på samhället, och förstå stabilisatorer som citrat kan vara avgörande för framsteg, sa Jean-Marie Basset, Direktör för KAUST Catalysis Center och framstående professor i kemivetenskap, och en medlem av forskargruppen, Professor Luigi Cavallo.

Tillsammans med kollegor vid universitetets Core Labs och medarbetare i Storbritannien, Schweiz och Frankrike, forskarna har visat olika sätt som citratjoner kan binda till guldatomer vid ytan av nanopartiklar1. De upptäckte också hur man kan påverka bindningsläget genom att kontrollera förhållandet mellan nanopartikel/citratjoner. Olika lägen kan påverka nanopartiklars strukturer och egenskaper.

"Den experimentella och teoretiska karakteriseringen av dessa system är utmanande på grund av den flexibla karaktären av interaktionen mellan citrat och guld, " sa Basset. Han förklarade att samarbete mellan KAUST-team var avgörande för att möta utmaningarna, möjliggör skapandet av de stabiliserade nanopartiklarna och deras analys och avbildning i hög upplösning (se bild).

En anledning till guldets användbarhet i medicinska tillämpningar är dess kemiskt stabila natur. Andra forskare har visat att denna stabilitet tillåter guld att bära läkemedel genom kroppen utan att orsaka kemiska biverkningar.

Att kontrollera strukturen hos guldnanopartiklar kan också finjustera deras interaktion med ljus för att utnyttja ett fenomen som kallas ytplasmonresonans. Detta kan göra att ljusets energi kan utnyttjas för att döda cancerceller. Att fästa antikroppar kan leda nanopartiklarna till de specifika celler som behöver behandling. Typen av interaktion med ljus beror på nanopartikelstrukturen och kan även ge tillämpningar i solceller och mikroelektronik.

Forskarna anser att insikterna från detta arbete vid KAUST också kan vara tillämpliga på vissa andra metaller och planerar att utforska detta som nästa fas av forskningen. "Vi vill anta den bredare utmaningen, sa Basset.