Люцерна накапливает золото

Обычные растения люцерны могут накапливать очень маленькие частицы (наночастицы) металлического золота.

Хорхе Гардеа-Торресди, Техасский университет в Эль-Пасо

В известной греческой легенде прикосновение царя Мидаса превращало все в металлическое золото. Недавно группа специалистов SSRL под руководством профессора Хорхе Гардеа-Торресди из Техасского университета в Эль-Пасо показала, что обычные растения люцерны могут накапливать очень маленькие частицы (наночастицы) металлического золота. Самыми известными материалами, содержащими наночастицы металлического золота, являются коллоиды золота. Им не хватает привычного металлического блеска, но они демонстрируют яркие цвета, варьирующиеся от красного, фиолетового или синего, в зависимости от размера наночастиц. Коллоидное золото традиционно использовалось для окрашивания таких материалов, как стекло (например, золото-рубиновое стекло и клюквенное стекло) и эмали (например, Famille роза эмалей) с 16-го века. Самое раннее сообщение о препарате коллоидного золота может быть в Библии. Книга Исход сообщает, что Моисей уничтожил золотого тельца таким образом, что, возможно, в результате образовался водный (водный) коллоид золота, который он затем заставил израильтян выпить. В наше время коллоиды золота поглощают при различных заболеваниях (несмотря на то, что практически отсутствуют доказательства каких-либо преимуществ для здоровья), но наиболее важные применения могут быть в области нанотехнологий.

Рис. 1. Спектры поглощения рентгеновских лучей вблизи края (вверху) и преобразование Фурье EXAFS (внизу) тетрахлораурата, корней альфафа и металлической золотой фольги.

Соли золота легко восстанавливаются до элементарного золота, а химические методы получения наночастиц золота известны давно, но только в последние годы удалось добиться точного контроля размера наночастиц. К сожалению, многие из новых методов оказались громоздкими или приводят к появлению токсичных побочных продуктов, и указывается на необходимость разработки более эффективных методов. Возможной альтернативой является использование биоматериалов, и профессор Гардеа-Торресди и его коллеги выбрали люцерну в качестве модельной системы. Растения проращивали и выращивали на богатой золотом агаризованной среде, а образцы тканей растений анализировали с помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии (XAS) с L-краем Au на лучевой линии 7-3 SSRL и в UT-Austin с использованием просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. профессора Мигеля Хосе Якамана.

Спектры ближнего края (например, рис. 1 вверху) предполагают, что золото в образцах растений и средах для выращивания агара присутствует в виде элементарного золота [Au (0)], и, следовательно, люцерна обладает способностью поглощать Au (0) с носителя и транспортировать его по предприятию. Количественный анализ EXAFS (рисунок 1, внизу) показывает, что золото присутствует в виде частиц золота. Как и ожидалось из кристаллической структуры FCC, связь Au-Au металлической золотой фольги имеет расстояние 2,86 Å и координационное число 12, и образцы растений показали ту же длину связи Au-Au, но с уменьшенной видимой координационное число (~ 6), предположительно, в результате беспорядка в структуре золота из-за малых размеров частиц. На рис. 2 показаны просвечивающие электронные микрофотографии с низким (слева) и высоким разрешением (справа) золотых частиц в люцерне. Темные точки на изображении с малым увеличением соответствуют наночастицам золота. Эти данные свидетельствуют о том, что зарождение и перенос частиц внутри растений происходит в предпочтительных зонах. На изображениях с высоким разрешением наночастиц золота (рис. 2, справа) отчетливо видна регулярная структура, указывающая на кристаллическое состояние.

Этот биологический метод получения наночастиц металлического золота является экономически эффективным и экологически безопасным. Его можно приспособить для производства наночастиц золота для наноэлектронных или нанооптических устройств. Будущие исследования будут включать полную характеристику и разработку методов извлечения наночастиц из растений.

Рис. 2. Низкое разрешение (слева) и высокое разрешение (справа) наночастиц золота в люцерне.

Синхротронные аспекты этого проекта были задействованы через программу DOE / SSRL Gateway и время луча, предоставленное в SSRL. SSRL - это национальная пользовательская установка синхротрона, управляемая Управлением фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США. Программа SSRL Gateway, также поддерживаемая DOE-BES, представляет собой совместную исследовательскую и учебную программу SSRL и Техасского университета в Эль-Пасо, направленную на привлечение молодых мексиканских и мексиканско-американских студентов к передовым научным исследованиям с использованием передового оборудования.

Использованная литература

1.    Гардеа-Торресдей, JL; Парсонс, JG; Gomez, E .; Peralta-Videa, J .; Troiani, HE; Santiago, P .; Якаман, MJ; Nano Lett .; (Коммуникация); 2002; 2 (4); 397-401.
2.    Туркевич Дж., Коллоидное золото, часть I: историко-препаративные аспекты, морфология и структура, 1985. Gold Bulletin, 18, 86-91.
3.    Туркевич Дж. Коллоидное золото, часть II: цвет, коагуляция, адгезия, легирование и каталитические свойства, 1985. Gold Bulletin, 18, 125-131.
4.    Уайман, Р. Наночастицы золота. Возрождение золотой химии. Золотой бык. (Лондон) (1996), 29 (1), 11-15.

* Переписку и запросы следует направлять Хорхе Гардеа-Торресдей.

Источник: www-ssrl.slac.stanford.edu