Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gold Nanoparticle Catalyst that Learns from Enzyme in Nature

16.11.2012
A team led by Dr. Kazushi Miki, Group Leader of the Functional Heterointerface Group, Polymer Materials Unit, National Institute for Materials Science succeeded in development of a high activity gold nanoparticle catalyst that simplify the function of enzyme in capturing substances.
A team led by Dr. Kazushi Miki, Group Leader of the Functional Heterointerface Group, Polymer Materials Unit (Unit Director: Izumi Ichinose), National Institute for Materials Science (President: Sukekatsu Ushioda) succeeded in development of a high activity gold nanoparticle catalyst that simplify the function of enzyme in capturing substances.

This new type of catalyst mimics enzyme, which supports biological activities as a catalyst in the reactions of the living body. Metalloenzymes has metal element which functions as a catalyst in the active center, and manifest extremely high activity and selectivity by possessing a function in which proteins surrounding the vicinity capture designated substances at activity sites. The NIMS group succeeded in realizing catalytic activity similar to that of metalloenzymes by simplifying the structure of these metalloenzymes in gold nanoparticles coated with alkanethiol molecules.

In this work, the NIMS research group focused on the fact that a self-assembled alkanethiol monolayer formed on the surface of gold nanoparticles (AuNP) possesses an interaction similar to that of cell membranes (lipid bilayer), which capture molecules of designated lengths and shapes. Because the molecules which are captured on the particle surface by this interaction increase the probability of contact with the gold particle surface, which has a catalytic function, the catalytic reaction is accelerated. Concretely, a high activity catalytic reaction was discovered, in which silane molecules are efficiently activated on the surface of gold, which is a catalyst, by capture of silane molecules and alcohol molecules on the surface of the gold particles.

As this result confirmed the mechanism of a catalytic reaction similar to that of metalloenzymes, it is expected to be possible to realize catalysts with a combination of high activity and high selectivity by designing modified molecules for AuNP. Furthermore, unlike natural enzyme, which can only be used stable in aqueous solutions, AuNP display extremely high chemical stability, enabling use under acidic and basic solution conditions and in organic solvents. Thus, there are no restrictions on industrial use.

This research was carried out as part of the research subject “Spatial and Temporal Integration of Near Field Reinforced Photochemical Reactions” (FY 2010-2012; Research Representative: Kazushi Miki) in the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT) Grants in Aid for Scientific Research on Innovative Areas research field “Organic Synthesis Based on Reaction Integration: Development of New Methods and Creation of New Substances” (Area Representative: Jun-ichi Yoshida, Professor, Kyoto University Graduate School of Engineering;

Fig : Schematic diagram of the new catalyst (a) The new catalyst has a structure in which gold nanoparticles (AuNP) having a size of 10nm (1/100 millionth of 1m) coated with alkanethiol are regularly arranged on a flat substrate. (b) In this scanning electron microscope image, it can be understood that the actual size of the AuNP is 9.0nm, and the gap between the AuNP is 2.4nm.

http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/syuuseki/index ).

A patent application has already been filed in connection with this research.

These results will soon be published in the journal of Advanced Materials (Wiley).

Mikiko Tanifuji | Research asia research news
Further information:
http://www.nims.go.jp/eng/
http://www.researchsea.com

More articles from Materials Sciences:

nachricht 3-D-printed structures 'remember' their shapes
29.08.2016 | Massachusetts Institute of Technology

nachricht Crystal unclear: Why might this uncanny crystal change laser design?
29.08.2016 | National Institute of Standards and Technology (NIST)

All articles from Materials Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Meteoriteneinschlag im Nano-Format

Mit energiereichen Ionen lassen sich erstaunliche Nanostrukturen auf Kristalloberflächen erzeugen. Experimente und Berechnungen der TU Wien können diese Effekte nun erklären.

Ein Meteorit, der in flachem Winkel auf die Erde trifft, kann gewaltige Verwüstungen anrichten: Er schrammt über die Erdoberfläche und legt oft eine lange...

Im Focus: Flexibel statt starr

Gezielter und effizienter Transport zellulärer Frachten durch physikalischen Mechanismus

Damit Zellen richtig funktionieren können, müssen Frachten innerhalb der Zelle ständig von einem Ort zum anderen transportiert werden, wobei es ähnlich zugeht...

Im Focus: Elektronen am Tempolimit

Elektronische Bauteile werden seit Jahren immer schneller und machen damit leistungsfähige Computer und andere Technologien möglich. Wie schnell sich Elektronen mit elektrischen Feldern letztendlich kontrollieren lassen, haben jetzt Forscher an der ETH Zürich untersucht. Ihre Erkenntnisse sind wichtig für die Petahertz-Elektronik der Zukunft.

Geschwindigkeit mag keine Hexerei sein, doch sie ist die Grundlage für Technologien, die nicht selten wie Magie anmuten. Moderne Computer etwa sind so...

Im Focus: Forscher beobachten, wie Chaperone defekte Proteine erkennen

Proteine, auch Eiweiße genannt, erfüllen in unserem Körper lebenswichtige Funktionen: Sie transportieren Stoffe, bekämpfen Krankheitserreger oder fungieren als Katalysatoren. Damit diese Prozesse zuverlässig funktionieren, müssen die Proteine eine definierte dreidimensionale Struktur annehmen. Molekulare Faltungshelfer, die sogenannten Chaperone, kontrollieren den Strukturierungsprozess. Ein Forscherteam unter der Beteiligung der Technischen Universität München (TUM) konnte nun herausfinden, wie Chaperone besonders gefährliche Fehler in diesem Strukturierungsprozess erkennen. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin "Molecular Cell" veröffentlicht.

Chaperone sind sozusagen die TÜV-Prüfer der Zelle. Es handelt sich um Proteine, die wiederum andere Proteine auf Qualitätsmängel untersuchen, bevor diese die...

Im Focus: Mikroskopieren mit einzelnen Ionen

Neuartiges Ionenmikroskop nutzt einzelne Ionen, um Abbildungen mit einer Auflösung im Nanometerbereich zu erzeugen

Wissenschaftler um Georg Jacob von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben ein Ionenmikroskop entwickelt, das nur mit exakt einem Ion pro Bildpixel...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

„Electronics Goes Green“ – die weltweit größte Fachtagung zu Nachhaltigkeit in der Elektronik

30.08.2016 | Veranstaltungen

Aachen macht (3D-)Druck

30.08.2016 | Veranstaltungen

Fachkonferenz: Sichere Trinkwasserversorgung in Entwicklungsländern

30.08.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Laser, LED und OLED: Duell im Scheinwerferlicht

30.08.2016 | Seminare Workshops

Zuverlässige Schalter

30.08.2016 | Seminare Workshops

Krebserkrankungen: Tumorkachexien molekular abschalten

30.08.2016 | Biowissenschaften Chemie