Rond ceriumdioxide-nanodeeltjes kan een soort wolk ontstaan van elektronen die niet aan één atoomkern gebonden zijn. Het lijkt wel een elektronenspons, zo meldt een onderzoeksgroep die er proeven mee heeft gedaan in het ESRF-synchrotron in Grenoble.

Dat zo’n deeltje van 3 nanometer zich chemisch anders gedraagt dan grotere brokken ceriumdioxide is dan ook geen wonder.

Die CeO₂-nanodeeltjes zijn in staat om reactieve zuurstofverbindingen zoals waterstofperoxide weg te vangen. Tot nu toe werd gedacht dat dat komt doordat de verhouding tussen Ce en O net niet helemaal stoichiometrisch is: op het oppervlak mist hier en daar een zuurstofkern, met als gevolg dat een deel van het cerium drie- in plaats van vierwaardig is. De reactieve zuurstof zou als het ware dit defect verhelpen.

Er is al voorgesteld om deze eigenschap therapeutisch toe te passen. Door de reactieve zuurstof weg te vangen die ontstaat bij bestraling van tumoren, zo je de bijwerkingen van radiotherapie deels kunnen onderdrukken.

In Grenoble is het nu voor het eerst gelukt om deze chemische reactie in realtime door te lichten met harde röntgenstraling, zo wordt gemeld in ACS Nano. En dan niet in een vacuüm maar in oplossing. En daar kwam uit dat niets wijst op het bestaan van individuele Ce³⁺-ionen. Het lijkt er meer op dat de complete elektronenwolk van het nanodeeltje zich profileert als ‘redoxpartner’.

Het werpt een heel nieuw licht op de werking van deze nanodeeltjes, en het doet op z’n minst vermoeden dat er een paar reacties zijn waarvan we nog niet eens beseffen dat nano-CeO₂ ze kan katalyseren. Wat weer gevolgen zou kunnen hebben voor de discussie over de risico’s.

Het roept tevens de vraag op of ándere nanomaterialen, zoals het op grote schaal toegepaste titaniumdioxide, soms óók zo’n sponsje vormen.

bron: ESRF