Amplop bakteri sebagai donor logam mulia

Bagaimana mikroorganisme menghasilkan nano-cluster paladium

Skema 3 D dari lapisan cluster paladium. © Pusat Penelitian Rossendorf
membacakan

Para ilmuwan di Forschungszentrum Rossendorf telah mengeksploitasi "trik bertahan hidup" bakteri untuk menghasilkan nanopartikel yang sangat stabil dari paladium logam mulia. Gumpalan kecil hanya beberapa juta milimeter dan memiliki sifat yang sama sekali baru. Seperti yang dilaporkan para peneliti dalam jurnal Biophysical Journal, mereka mungkin cocok untuk digunakan dalam teknologi katalis.

Nanoteknologi dianggap oleh para ahli sebagai teknologi kunci abad ke-21. Partikel kecil - satu nanometer sama dengan sepersejuta milimeter - sudah digunakan saat ini dalam teknik otomotif, optik dan elektronik, atau bahkan dalam bahan untuk obat-obatan dan kebersihan. Alam telah mengembangkan mekanisme sendiri pada skala nanometer. Pengetahuan dasar tentang proses alami ini dapat berkontribusi pada pengembangan bahan nano baru.

Untuk menghasilkan nanopartikel dari paladium logam mulia, ahli biologi dari Forschungszentrum Rossendorf (FZR) menggunakan cangkang protein dari bakteri sebagai lapisan pembawa. Bakteri melindungi dirinya sendiri dengan cangkang ini dari uranium logam berat dan karenanya dapat bertahan hidup di lingkungan eksotis tempat pembuangan limbah bijih uranium. Bakteri ini disebut "Bacillus sphaericus JG-A12" dan ditemukan pada tahun 1997 oleh tim ahli biologi dari FZR di Halde Johanngeorgenstadt di Saxony.

Cangkang proteinnya, yang disebut S-Layer oleh para peneliti, memiliki struktur kisi biasa dengan ukuran pori beberapa nanometer. Para ilmuwan FZR pertama-tama menerapkan garam logam dengan ion paladium terlarut pada struktur kisi ini. Selanjutnya, mereka mengamati pengikatan garam logam ke amplop protein menggunakan metode paten spektroskopi inframerah. Ketertarikan utama para peneliti adalah interaksi antara molekul biologis dan logam.

Dalam pori-pori lapisan S, larutan garam logam dasar ditransformasikan menjadi logam mulia dengan menggunakan hidrogen, yang disusun dalam bentuk manik-manik paladium kecil secara berkala pada lapisan pembawa. Manik seperti itu hanya terdiri dari 50 hingga 80 atom paladium individu. Hasilnya adalah lapisan cluster paladium dengan sifat baru. Hal yang luar biasa di sini adalah bahwa cangkang protein dan nanopartikel saling menstabilkan. Dengan demikian, sistem keseluruhan tetap sangat stabil baik pada suhu tinggi dan di lingkungan yang asam. pameran

Katalis nano dari paladium

Karena diameternya yang kecil, partikel paladium menawarkan sejumlah besar atom permukaan sehubungan dengan ukurannya, yang dapat diikat oleh zat lain. Paladium banyak digunakan saat ini sebagai katalis, misalnya dalam industri kimia atau untuk detoksifikasi gas buang mobil. Katalis nano palladium menarik karena mereka mempercepat reaksi kimia bahkan pada suhu yang lebih rendah daripada palladium pada katalis konvensional. Teknologi untuk ini sudah diuji di laboratorium terisolasi.

Namun, para ilmuwan FZR melangkah lebih jauh karena tujuannya adalah untuk menghasilkan katalis nano baru dengan logam mulia lainnya seperti emas atau untuk memodifikasi secara selektif ukuran nanoclusters paladium. Dengan demikian, kemungkinan aplikasi dan efisiensi nanokatalis dapat sangat ditingkatkan. Mereka adalah kelompok pertama yang dapat secara akurat menentukan jenis dan lokasi ikatan antara logam mulia dan protein "Bacillus sphaericus JG-A12". Ini adalah prasyarat penting untuk rekayasa genetika protein S-layer. Bahkan bahan dengan sifat optik atau magnetik baru kemudian dapat dihasilkan di masa depan dengan bantuan bakteri.

(idw - Pusat Penelitian Rossendorf, 17.08.2006 - DLO)