Nanometerstora guldpartiklar som bara består av ett fåtal atomer kan användas som katalysatorer för viktiga kemiska reaktioner. Noelia Barrabés från Institutet för materialkemi vid TU Wien har forskat om nya metoder för att anpassa och exakt kontrollera sådana små guldkluster i flera år. Nu har hon tilldelats ett Elise-Richter-stipendium.

Med detta stipendium, hon kommer nu att använda guldkluster för att lösa ett särskilt svårt kemiskt problem:Vissa molekyler finns i två olika konfigurationer, den ena är den andras spegelbild, med höger och vänster sida omvänd. I vanliga fall, det är extremt svårt att bara tillverka en av dessa två varianter. Speciellt behandlade guldkluster ska nu hjälpa till.

Perfekt kontroll över guldpartiklar

Det är välkänt att guld kan användas som en katalysator för att initiera viktiga kemiska reaktioner. Guld kan användas särskilt effektivt som katalysator om det fixeras i form av små partiklar på en yta, som nyligen visades i tidskriften ACS-katalys . Storleken på guldklustren spelar här en viktig roll. "Normalt har man att göra med guldkluster av olika storlekar, som har olika egenskaper, " förklarar Noelia Barrabés. "I vårt fall är det annorlunda:vi har utvecklat metoder för att perfekt kontrollera storleken på guldklustren. Alla kluster består av exakt samma antal atomer."

Olika molekyler kan fästa vid dessa guldkluster. De kallas ligander. "Dessa ligander har ett mycket avgörande inflytande på det kemiska beteendet hos guldklustren, " säger Noelia Barrabés. "Vi var därför tvungna att utveckla metoder för att kontrollera liganderna exakt." guldklustren kan först produceras i en flytande miljö, sedan fixerad på en fast yta, och slutligen kan deras ligander bytas ut. Denna teknik publicerades nyligen i tidskriften Nanoskala och fanns också med på baksidan av tidningen.

Molekylen och dess spegelbild

Som Noelia Barrabés nyligen demonstrerade, detta öppnar en särskilt intressant möjlighet:man kan använda så kallade "kirala ligander", som även finns i bild- och spegelbildsvarianter.

"Om du syntetiserar en molekyl som det också finns en spegelbildsversion av, du skapar vanligtvis båda varianterna samtidigt, " förklarar professor Günther Rupprechter, chef för Institutet för materialkemi. "Trots allt, båda molekylerna består av exakt samma atomer och har samma grundstruktur."

Som en del av hennes Elise-Richter-stipendium, Noelia Barrabés vill nu visa att det är möjligt att selektivt producera endast en av de två varianterna med hjälp av speciella ligander på guldklustren. Speciellt fokus ligger på att göra detta med guldkluster fixerade på en yta – en procedur som hittills knappt har studerats eller använts, men som skulle ha stora fördelar jämfört med konventionella metoder om de genomförs framgångsrikt.

Speciellt för medicinska tillämpningar, skillnaden mellan en molekyl och dess spegelbild kan spela en viktig roll:"Vi vet att vår kropp reagerar väldigt annorlunda på vissa molekyler än på de spegelvända versionerna. I extrema fall, en version kan läka och den andra kan orsaka sjukdom, " förklarar Noelia Barrabés.