Herstellung von Goldnanopartikeln (und Wasserstoff) in Wasser ohne den Einsatz giftiger Chemikalien

In einer überraschenden Entdeckung haben Nanotechnologieforscher der Flinders University eine Reihe verschiedener Arten von Goldnanopartikeln hergestellt, indem sie den Wasserfluss in dem neuartigen Wirbelströmungsgerät angepasst haben – ohne dass giftige Chemikalien erforderlich waren. Der Artikel „Nanogold-Gießerei mit hochschervermittelter Photokontaktelektrifizierung in Wasser,“ wurde veröffentlicht in Kleine Wissenschaft.

Die Laborarbeit zur Bildung von Nanogold im Bereich der grünen Chemie führte auch zur Entdeckung einer Kontaktelektrifizierungsreaktion im Wasser im Gerät, die zur Entstehung von Wasserstoff und Wasserstoffperoxid führte.

In ihrer Studie arbeiteten australische und ausländische Wissenschaftler gemeinsam an der Entwicklung von Größe und Form von Goldnanopartikeln aus verschiedenen VFD-Verarbeitungsparametern und Konzentrationen von Goldchloridlösungen.

„Durch diese Forschung haben wir ein neues Phänomen im Wirbelfluidgerät entdeckt. Den Photokontakt-Elektrifizierungsprozess an der Fest-Flüssig-Grenzfläche, der in anderen chemischen und biologischen Reaktionen genutzt werden könnte“, sagt Flinders Ph.D. Badriah Mazen Alotaibi, der die Studie leitete.

„Wir haben außerdem im VFD die Synthese reiner, makelloser Gold-Nanopartikel in Wasser erreicht, ohne den Einsatz üblicherweise verwendeter Chemikalien – und konnten so den Abfall minimieren“, sagt Herr Alotaibi.

„Diese Methode ist für die Herstellung von Nanomaterialien im Allgemeinen von Bedeutung, da sie umweltfreundlich, schnell und skalierbar ist und Nanopartikel mit neuen Eigenschaften hervorbringt.“

Aufgrund ihrer physikalischen, chemischen und optischen Eigenschaften sind Größe und Form von Goldnanopartikeln für eine Reihe von Anwendungen von entscheidender Bedeutung – von der Arzneimittelverabreichung bis hin zu Katalyse, Sensorik und Elektronik.

Das Wirbelströmungsgerät, das vor einem Jahrzehnt von dem leitenden Autor, Professor Colin Raston von der Flinders University, entwickelt wurde, ist ein schnell rotierendes, an einem Ende offenes Rohr, in das Flüssigkeiten durch Düsenzufuhren eingeleitet werden. Durch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten und externe Lichteinwirkung im Gerät können Partikel nach Spezifikation synthetisiert werden.

„Forscher auf der ganzen Welt stellen mittlerweile fest, dass das Gerät mit kontinuierlichem Durchfluss und Dünnschichtflüssigkeiten bei der Erforschung und Optimierung nachhaltigerer Verarbeitungstechniken im Nanomaßstab von Nutzen ist“, sagt Professor Raston.

„In diesem jüngsten Experiment gehen wir von der Hypothese aus, dass die hohen Scherkräfte des VFD zu dem quantenmechanischen Effekt der Kontaktelektrifizierung geführt haben, was eine weitere spannende Entwicklung darstellt.“

Professor Raston sagt, diese Entdeckung sei „ein Paradigmenwechsel in der kontrollierten Herstellung von Materialien unter Verwendung von Wasser, ohne dass weitere Chemikalien erforderlich sind, was zu einer nachhaltigeren Zukunft beiträgt.“