Peng Zhang est enthousiasmé par l'or, et vous devriez l'être aussi. En particulier, il est enthousiasmé par le nanogold, structures d'une poignée d'atomes mesurant seulement quelques nanomètres de diamètre. Zhang, chercheur à l'Université Dalhousie, et utilisateur du synchrotron Canadian Light Source, a une compréhension unique du potentiel des nanogolds en biomédecine et au-delà.

Pour une chose, l'or est essentiellement non toxique. Contrairement aux autres métaux, les gens peuvent et le mangent sur du chocolat, et comme le souligne Zhang, "Vous pouvez même boire de l'or, et vous pouvez même trouver certains alcools contenant de l'or."

C'est aussi incroyablement stable. ça ne rouille pas, car sa forme oxydée ou rouillée est moins stable que l'or pur. Les joints de pont en décomposition et la Lady Liberty verte montrent à quel point un métal stable est rare.

La combinaison de ces deux propriétés en biomédecine signifie que vous pouvez utiliser l'or sans craindre que le traitement perde son efficacité ou blesse le patient.

L'équipe de Zhang pense que le nanogold pourrait convenir comme agent catalyseur, quelque chose qui accélère les autres réactions sans s'user. En raison de la taille extrêmement petite des nanogolds, ils se sont récemment avérés être des catalyseurs efficaces pour convertir les gaz toxiques en gaz non toxiques.

Plus, l'incroyable stabilité du nanogold lui donne un avantage sur les autres catalyseurs à base de métal, qui ont tendance à avoir des durées de vie plus courtes.

Afin d'exploiter le potentiel du nanogold, les chercheurs doivent donner un sens à ses structures et à ses comportements, qui sont à bien des égards complètement différents de ceux des morceaux d'or typiques.

Ce qui amène une autre façon dont l'or est unique :vous ne pouvez pas utiliser les mêmes techniques pour l'étudier que vous le feriez pour d'autres éléments communs comme le carbone ou l'azote. Au lieu, les chercheurs s'appuient sur la spectroscopie à rayons X, spécifiquement XAS (X-ray Absorption Spectroscopy) et XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), techniques disponibles sur plusieurs lignes CLS et ses lignes partenaires aux États-Unis.

Zhang utilise le CLS pour ses recherches depuis qu'il est lui-même étudiant, sous le chercheur fondateur de CLS, TK Sham. Depuis, l'établissement est devenu pour lui une référence tant pour les relations qu'il a tissées que pour l'excellence de ses techniques disponibles.

"Lorsque nous avons besoin de rayons X à basse énergie, nous venons toujours au CLS. Le synchrotron canadien est particulièrement bon dans les techniques de rayons X à basse énergie, " expliqua Zhang.

Grâce à ces techniques synchrotron, L'équipe de recherche de Zhang est capable de modéliser finement la structure électronique des nanoclusters, noter les variations dans la structure et les propriétés des amas causées par les déplacements d'un ou deux atomes.

Que de telles variations minuscules aient en fait provoqué des changements dans le comportement électronique de l'or était quelque chose d'une surprise. Pour une chose, les chercheurs n'ont pu produire de manière fiable des nanoclusters d'or avec un nombre spécifique d'atomes que récemment, faire des observations spécifiques extrêmement difficiles à trouver.

Pour un autre, la plupart des applications nanotechnologiques traiteraient les variations de quelques atomes dans un cluster comme une variance négligeable.

Ce n'est pas le cas pour les amas d'or de quelques dizaines d'atomes. Un amas de 36 atomes d'or a une structure complètement différente d'un amas de 38 atomes, avec des densités d'électrons très différentes, rendant chacun approprié pour différents types de réactions catalytiques.

"Ce fut une très grande surprise pour nous, et c'est utile, parce que si vous adaptez la composition, vous pouvez contrôler très efficacement les propriétés, " dit Zhang.

Ce n'est qu'en exploitant de nouvelles techniques pour produire des échantillons incroyablement uniformes d'amas d'or de taille unique et en observant leurs propriétés et structures individuelles que le laboratoire de Zhang a pu commencer à cataloguer la variété des propriétés de cette nano merveille. À cet égard, les collaborateurs de Zhang, tels que Rongchao Jin de l'Université Carnegie Mellon, peut atteindre une pureté supérieure à 99% pour les grappes d'or.

Alors que l'équipe continue d'explorer comment ils peuvent adapter et affiner les nanostructures d'or, ils cherchent également des moyens d'exploiter d'autres métaux nobles en combinaison avec de l'or. Argent et platine, à la fois des métaux précieux et avec un potentiel médical et catalytique intéressant à part entière, pourrait révéler un nouveau potentiel en utilisant les techniques analytiques utilisées par l'équipe de Zhang.

Ensuite, Zhang envisage de se pencher sur les composites d'or et de métaux, comprendre le fonctionnement de ces structures. L'équipe reste également déterminée à examiner les applications biomédicales potentielles de leurs travaux, en collaboration avec des chercheurs biomédicaux de l'Université Dalhousie et du Halifax Infirmary Hospital.