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Nanotechnologie: Gold wert: Nanopartikel aus Edelmetall

Viel Gold ist viel wert. Aber auch kleinste Mengen des Edelmetalls besitzen höchst wertvolle Eigenschaften: Nano-Gold soll in medizinischen Therapien ebenso wie als Material in der Energieerzeugung zum Einsatz kommen.
Tiny treasure: The future of nano-gold

Veröffentlicht am: 28.01.2015

Laufzeit: 0:04:17

Sprache: englisch

Untertitel: ohne Untertitel

Nature ist ein hochrangiges interdisziplinäres Wissenschaftsjournal.

Man nehme ein Goldsalz und versetze es mit einer Säure … schon mittelalterliche Glasmacher kannten diese Rezeptur, die Kirchenfenster in purpurroten Farben erstrahlen lässt. Was sie nicht wussten: Für die Farbenpracht sind Nanopartikel aus elementarem Gold verantwortlich, die sich während des Herstellungsprozesses im Glas bilden. Nano-Gold zeichnet sich aber längst nicht nur durch seine überraschende Farbe aus. Seine geringe Größe, gemessen in Milliardstel Metern, verleiht dem Metall besondere Eigenschaften, wie ein gut vierminütiges Nature-Video anschaulich erklärt.

Mit klaren und bewusst einfach gehaltenen Animationen macht es selbst komplexe Phänomene wie die Oberflächenplasmonresonanz (surface plasmon resonance) verständlich. Nur einmal liegen die Macher des Videos knapp daneben: Durch Oberflächenplasmonen – zu wellenförmigen Bewegungen angeregte Elektronen, die über die Oberfläche eines nanometergroßen Metallobjekts wandern – erscheint Nano-Gold meist rötlich bis blau, wie Kirchenfenster, aber eben nicht goldfarben wie im Video. Werden die Elektronen im Gold nämlich durch Lichteinfall in Schwingung versetzt, wird ein Teil des Lichts von ihnen absorbiert und und ein anderer ungewöhnlich stark gestreut. Die Folge: Je nach Größe und Form der Nanopartikel strahlen sie Licht in veränderter Form zurück.

Wissenschaftler setzen mittlerweile große Hoffnung in die winzigen Gold-Partikel. Ihre möglichen Anwendungsbereiche liegen etwa in der medizinischen Diagnostik und Therapie, sie können aber auch in Solarzellen und als Katalysatoren zum Einsatz kommen, wie das Video beispielhaft vorstellt. Doch wo stehen wir heute? Bei dieser Einordnung hilft die Kurzdoku leider kaum.

Bislang wurden erst wenige Medikamente für die Tumorbekämpfung mit Nano-Gold in klinischen Studien an Patienten getestet. Trotz erster Erfolge muss sich ihre Wirksamkeit noch bestätigen. Unterdessen arbeiten Wissenschaftler auch am gezielteren Transport des Nano-Golds zu Tumorzellen (siehe etwa diese Übersichtsarbeit von 2016 in Nature Reviews Materials). In der medizinischen Diagnostik hat Nano-Gold dagegen den Markt längst erobert, zum Beispiel findet es sich in gängigen Schwangerschaftstests. Bindet das Schwangerschaftshormon HCG an Gold-Partikel, wandern diese ins Sichtfenster des Teststreifens und sorgen dort für die charakteristische rote Färbung.

In handelsüblichen Silizium-Solarzellen dagegen wird wohl auch künftig kein Gold zu finden sein. Lediglich organische Solarzellen aus Polymeren, die nur einen geringen Wirkungsgrad haben und sich bislang hauptsächlich für Forschungszwecke eignen, gewinnen durch Gold-Partikel einen leicht verbesserten Wirkungsgrad.

Als Katalysator wiederum ist Nano-Gold schon heute einsatzbereit, zum Beispiel, um Autoabgase zu neutralisieren. Genutzt werden goldbeschichte Katalysatoren allerdings eher selten, weil konventionelle Alternativen meist schlichtweg kostengünstiger sind.

Gesponsert hat das Video übrigens ausgerechnet der World Gold Council, eine globale Lobby-Organisation der Goldbergbauindustrie. Die redaktionelle Kontrolle behielt, laut eigener Aussage, Nature. Aus welchen Gründen auch immer versäumt es der kurze Film jedoch, Stellung zu möglichen Risiken der Gold-Partikel für Mensch und Umwelt zu nehmen. Meist sind sie tatsächlich unbedenklich. Erwähnenswert wäre trotzdem, dass sich je nach ihrer Größe und Beschichtung auch toxische Effekte beobachten lassen. Sie gilt es zu verstehen und unter Kontrolle zu bringen.

Noch liegt der Ball bei den Wissenschaftlern. Bleibt der Einsatz von Nano-Gold eine Nischenanwendung? Oder brechen bald goldene Zeiten an? Erst die kommenden Jahre werden darüber entscheiden, wie sehr sich das technologische und medizinische Potenzial des jungen Werkstoffs ausreizen lässt.

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