23.07.2015

Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Neuer Weg zum schwarzen Gold

Lagern sich Gold-Nanopartikel zu größeren Vesikeln zusammen, können sie einen dreidimensionalen Zustand einnehmen, der praktisch das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts als "schwarzes Gold" absorbiert. Wie man diesen neuartigen intensiv plasmonischen Zustand erreichen kann und welche Eigenschaften und mögliche medizinische Anwendungen and potentiala er hat, berichten chinesische Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie.

Nanostrukturierte Metalle können zu größeren Superstrukturen aggregieren, die interessante neue spektroskopische und mechanische Eigenschaften aufweisen. Besonders aufschlussreich ist hierbei die plasmonische Kopplung, eine gemeinsame Schwingung der Elektronenhülle der Metallteilchen. So können plasmonische Metall-Nanopartikel auf einer Oberfläche aus Silicium das einfallende Licht auf der Oberfläche streuen und somit die Absorption, das heißt die Effizienz der Solarzelle steigern. Anderseits gelten plasmonische Vesikel als vielversprechende Plattform für theranostische, d.h. gleichzeitig bildgebende und therapeutische, Anwendungen in der Medizin. Mit Blick auf dieses Anwendungspotenzial stellten Yue L von der Chinese Academy of Science, Hefei, Chinai und Cuncheng Li von der University of Jinan, China, und ihre Partner neuartige, stabile plasmonische Kolloidosomen aus Gold-Nanokugeln her. Als Weg dorthin wählten sie eine ausgeklügelte umgekehrte Emulsion, in der sich die monodispersen Nanokugeln zu größeren Vesikeln durch Selbstaggregation zusammenlagern können.

Die Außenhülle dieser derartig hergestellten, mikrometergroßen plasmonischen Goldvesikel besteht aus einer zweischichtigen oder, bei sehr großen Vesikeln, mehrschichtigen regelmäßigen Anordnungen von hexagonal-dichtgepackten Nanokugeln und ist sehr stabil, wie Yue Li und Cuncheng Li berichten: "Der Hauptvorteil des Systems ist, dass wir durch diese Selbstaggregation komplexe Stabilisierungsverfahren zur direkten Verkettung der Partikel vermeiden können". Wie sie weiter schreiben, entfalten die hergestellten Goldpartikel-Hohlkugeln eine intensive plasmonische Resonanz, das heißt sie erscheinen pechschwarz, im Gegensatz zu den sie bildenden monodispersen Gold-Nanoteilchen, die ziegelrot sind. "Schwarzes Gold" genannt, wurde für diese regelmäßige vesikuläre Superstruktur eine starke Breitbandabsorption fast des gesamten sichtbaren Spektrums nachgewiesen. In der Medizin werden solche vesikulären Strukturen aus Goldteilchen als mögliche Transportbehältnisse zum Beispiel zu Tumorzellen diskutiert. Man könnte sich daher vorstellen, dass die plasmonischen Vesikel durch ihre besonderen Wechselwirkungen mit sichtbarem Licht therapeutisch und/oder diagnostisch angewendet werden können. Aber auch andere Anwendungen sind denkbar, wie die Autoren vorschlagen: "Mit der hier vorgestellten Strategie ließen sich Edelmetall-Superstrukturen für Biosensoren anfertigen, oder sie ließen sich zum Transport von Arzneimitteln verwenden, es wären Anwendungen in der photothermischen Therapie denkbar oder als optische Mikroresonatoren oder Plattformen für Mikroreaktionen". Dies bewiese die außerordentliche Flexibilität und Vielfalt von Edelmetall-Nanostrukturen.

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