Des chimistes de la Ruhr-Universität Bochum ont développé une nouvelle méthode d'observation des réactions chimiques de nanoparticules d'argent individuelles, qui ne mesurent qu'un millième de l'épaisseur d'un cheveu humain, en temps réel. Les particules sont utilisées en médecine, aliments et articles de sport car ils ont un effet antibactérien et anti-inflammatoire. Cependant, comment ils réagissent et se dégradent dans les systèmes écologiques et biologiques est jusqu'à présent à peine compris. L'équipe du Groupe de recherche en électrochimie et matériaux à l'échelle nanométrique a montré que les nanoparticules se transforment en particules de chlorure d'argent peu solubles dans certaines conditions. Le groupe dirigé par le professeur Dr. Kristina Tschulik rend compte des résultats de la Journal de l'American Chemical Society à partir du 11 juillet 2018.

Mesure en milieu naturel

Même dans des conditions de laboratoire bien définies, la recherche actuelle a donné différents, parfois contradictoire, résultats sur la réaction des nanoparticules d'argent. "Dans chaque lot de nanoparticules, les propriétés individuelles des particules, telles que la taille et la forme, varier, " dit Kristina Tschulik, membre du Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation. "Avec les procédures précédentes, une myriade de particules était généralement étudiée en même temps, ce qui signifie que les effets de ces variations n'ont pas pu être enregistrés. Ou les mesures ont eu lieu dans un vide poussé, pas dans des conditions naturelles dans une solution aqueuse."

L'équipe dirigée par Kristina Tschulik a ainsi développé une méthode permettant d'étudier des particules d'argent individuelles en milieu naturel. "Notre objectif est de pouvoir enregistrer la réactivité de particules individuelles, " explique le chercheur. Cela nécessite une combinaison de méthodes électrochimiques et spectroscopiques. Avec la microscopie optique et hyperspectrale à fond noir, , le groupe a pu observer des nanoparticules individuelles sous forme de pixels visibles et colorés. En utilisant le changement de couleur des pixels, ou plus précisément leurs informations spectrales, les chercheurs ont pu suivre en temps réel ce qui se passait dans une expérience électrochimique.

Dégradation des particules ralentie

Dans l'expérience, l'équipe a reproduit l'oxydation de l'argent en présence d'ions chlorure, qui a souvent lieu dans les systèmes écologiques et biologiques. "Jusqu'à maintenant, il était généralement admis que les particules d'argent se dissolvent sous forme d'ions d'argent, " décrit Kristina Tschulik. Cependant, du chlorure d'argent peu soluble s'est formé au cours de l'expérience, même si seuls quelques ions chlorure étaient présents dans la solution.

"Cela prolonge la durée de vie des nanoparticules à l'extrême et leur dégradation est ralentie de manière drastique et inattendue, " résume Tschulik. " Ceci est tout aussi important pour les plans d'eau et pour les êtres vivants car ce mécanisme pourrait provoquer l'accumulation locale du métal lourd argent, qui peut être toxique pour de nombreux organismes."

Développement ultérieur prévu

Le groupe basé à Bochum souhaite désormais améliorer encore sa technologie d'analyse des nanoparticules individuelles afin de mieux comprendre les mécanismes de vieillissement de ces particules. Les chercheurs souhaitent ainsi obtenir plus d'informations sur la biocompatibilité des particules d'argent et la durée de vie et le vieillissement des nanoparticules catalytiquement actives dans le futur.