idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Grafik: idw-Logo

idw - Informationsdienst
Wissenschaft

Thema Corona

Imagefilm
Science Video Project
idw-News App:

AppStore



Share on: 
07/30/2018 09:10

Einzelne Silber-Nanopartikel in Echtzeit beobachtet

Dr. Julia Weiler Dezernat Hochschulkommunikation
Ruhr-Universität Bochum

    Chemikerinnen und Chemiker der Ruhr-Universität Bochum haben eine neue Methode entwickelt, um in Echtzeit die chemischen Reaktionen von einzelnen Silber-Nanopartikeln zu beobachten, die gerade einmal ein Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haares messen. Die Partikel werden in der Medizin, in Nahrungsmitteln und Sportartikeln genutzt, weil sie antibakteriell und entzündungshemmend wirken. Wie sie in ökologischen und biologischen Systemen reagieren und abgebaut werden, ist bislang aber kaum verstanden. Das Team der Forschungsgruppe für Elektrochemie und Nanoskalige Materialien zeigte, dass sich die Nanopartikel unter bestimmten Bedingungen in schwerlösliches Silberchlorid umwandeln.

    Die Gruppe um Prof. Dr. Kristina Tschulik berichtet über die Ergebnisse im Journal of the American Chemical Society vom 11. Juli 2018.

    Messung in natürlicher Umgebung

    Selbst unter wohldefinierten Laborbedingungen haben aktuelle Forschungsarbeiten unterschiedliche, teils widersprüchliche Ergebnisse zur Reaktion von Silber-Nanopartikeln erbracht. „In jeder Nanopartikel-Charge variieren die individuellen Eigenschaften der Partikel wie Größe und Form“, sagt Kristina Tschulik, Mitglied im Exzellenzcluster Ruhr Explores Solvation. „Mit bisherigen Verfahren wurde meist eine Myriade von Partikeln gleichzeitig untersucht, sodass Auswirkungen dieser Variationen nicht erfasst werden konnten. Oder die Messungen fanden im Hochvakuum statt, nicht unter natürlichen Bedingungen in wässriger Lösung.“

    Das Team um Kristina Tschulik entwickelte daher eine Methode, mit der sich einzelne Silberpartikel in natürlicher Umgebung untersuchen lassen. „Unser Ziel ist, die Reaktivität von einzelnen Partikeln erfassen zu können“, erklärt die Forscherin. Dafür braucht es eine Kombination aus elektrochemischen und spektroskopischen Methoden. Mit der optischen und hyperspektralen Dunkelfeldmikroskopie konnte die Gruppe einzelne Nanopartikel als farbige Bildpunkte sichtbar machen. Anhand der Farbänderung der Punkte, genauer gesagt anhand ihrer spektralen Information, konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Echtzeit verfolgen, was in einem elektrochemischen Experiment passiert.

    Abbau der Partikel verlangsamt

    Mit dem Versuch stellte das Team die Oxidation von Silber in Anwesenheit von Chlorid-Ionen nach, wie sie häufig in ökologischen und biologischen Systemen erfolgt. „Bislang ging man meist davon aus, dass sich die Silberpartikel in Form von Silberionen auflösen“, beschreibt Kristina Tschulik. Im Experiment bildete sich jedoch schwerlösliches Silberchlorid – selbst wenn nur wenige Chlorid-Ionen in der Lösung vorhanden waren.

    „Dadurch wird die Lebensdauer der Nanopartikel extrem verlängert und ihr Abbau unerwartet drastisch verlangsamt“, resümiert Tschulik. „Das ist gleichermaßen für Gewässer wie für Lebewesen wichtig, weil sich das Schwermetall Silber durch diesen Mechanismus lokal anreichern könnte, was für viele Organismen toxisch sein kann.“

    Weiterentwicklung geplant

    Ihre Technik zur Analyse einzelner Nanopartikel will die Bochumer Gruppe nun weiterentwickeln, um die Alterungsmechanismen solcher Partikel besser zu verstehen. So wollen die Forscher künftig weitere Informationen zur Biokompatibilität der Silberteilchen und zur Lebensdauer und Alterung von katalytisch aktiven Nanopartikeln erlangen.

    Förderung

    Die Arbeiten wurden unterstützt im Rahmen des NRW-Rückkehrerprogramms sowie durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters Ruhr Explores Solvation (EXC 1069).

    Weitere Fotos zum Download unter:
    http://news.rub.de/presseinformationen/wissenschaft/2018-07-25-chemie-einzelne-s...


    Contact for scientific information:

    Prof. Dr. Kristina Tschulik
    Lehrstuhl für Analytische Chemie II
    Fakultät für Chemie und Biochemie
    Ruhr-Universität Bochum
    Tel.: 0234 32 29433
    E-Mail: nanoec@rub.de


    Original publication:

    Kevin Wonner, Mathies V. Evers, Kristina Tschulik: Simultaneous opto- and spectro-electrochemistry: reactions of individual nanoparticles uncovered by dark-field microscopy, in: Journal of the American Chemical Society, 2018, DOI: 10.1021/jacs.8b02367


    Criteria of this press release:
    Journalists
    Chemistry, Environment / ecology
    transregional, national
    Research results, Scientific Publications
    German


    Help

    Search / advanced search of the idw archives
    Combination of search terms

    You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

    Brackets

    You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

    Phrases

    Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

    Selection criteria

    You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

    If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).