Vědci rozlišili „kulaté“ a „hranaté“ nanočástice zlata

Od nepaměti si lidé cení zlato pro jeho stálost a odolnost. Proto se z něj razily mince, proto se používá k výrobě šperků.

V částicích o průměru desetitisíciny tloušťky lidského vlasu ale nabývá drahý kov nečekané vlastnosti. Rozkládá nejrůznější molekuly. To předurčuje nanočástice zlata k využití při čistění vody nebo pro ničení nádorových buněk.

Nanočástice zlata představují i velký teoretický oříšek. Pokud jsou tvořené určitým „magickým“ počtem částic, získávají nečekanou stabilitu. Donedávna vědci netušili, jak přesně tyto „magické“ nanočástice zlata vypadají. Teď se na ně dokážou „podívat“. Vystaví nanočástice rentgenovému záření a z rozptylu rentgenových paprsků vyčtou strukturu nanočástic.

Tým vedený Simonem Bilingem z newyorské Columbia University se rozhodl prozkoumat strukturu „magických“ stabilních zlatých nanočástic tvořených 144 atomy a označovaných proto jako „zlato 144“. Vědci připravili zlato 144 poprvé v roce 1996 a jeho strukturu teoreticky předpověděli o 13 let později. Experimentálně ale tuto teorii nikdo neověřil.

Bilinge a jeho spolupracovníci vystavili vzorky „zlata 144“ vysokoenergetickému záření na synchrotronu ve francouzském Grenoblu, zachytili záření rozptýlené na nanočásticích a ze získaných dat se snažili vyčíst strukturu zlata 144.

Nanočástice zlata|foto: Kirsten Ørnsbjerg Jensen

Očekávali, že se atomy uspořádají do kulovitých útvarů, ale ve skutečnosti byly nanočástice hranaté. Když Bilinge a jeho spolupracovníci opakovali stejný experiment na synchrotronu v americkém Brookhavenu, našli očekávané kulovité částice. Nechápali, co se děje a kde dělají chybu. „Trvalo nám čtyři roky, než jsme tu záhadu vyřešili,“ říká Simon Bilinge.

Dlouhá série ověřovacích experimentů prokázalo, že správné jsou oba výsledky. Částice tvořené 144 atomy zlata se mohou prostorově uspořádat dvěma různými způsoby – „hranatě“ a „kulatě“. Někdy se vyskytují obě formy zlata 144 vedle sebe, jindy převládne jen jedna a druhá chybí. Vědcům zatím není jasné, jestli se mohou „kulaté“ částice měnit na „hranaté“ a naopak. Také není zřejmé, co rozhoduje o tvaru částic při jejich vzniku z jednotlivých atomů.

Objev publikovaný v předním vědeckém časopise Nature Communications otevírá nové možnosti pro praktické využívání nanočástic. Podobně odlišné prostorové uspořádání mohou zaujímat i nanočástice z jiných materiálů.

Odlišná struktura s sebou může nést odlišné vlastnosti. Podobně jako když uhlík nabývá díky odlišnému spořádání atomů v krystalech buď formy černé mazlavé tuhy, nebo zářivě jiskřivého, tvrdého diamantu. Nakolik se liší vlastnosti „kulatého“ a „hranatého“ zlata 144, odhalí až další výzkum „dvojí tváře“ drahého kovu.