Nanogouddeeltjes met een organische coating kunnen methylkwik in het milieu tot op attomolniveau detecteren. Cadmiumionen vangt het ‘nanoklittenband’ ook, meldt een Zwitsers-Amerikaans team in Nature Materials.

Het zou de eerste analysemethode voor methylkwik (CH₃Hg⁺) moeten zijn die simpel en goedkoop genoeg is om metingen in het veld te doen. Daarmee zou het ook voor het eerst betaalbaar worden om deze sterk toxische verschijningsvorm van kwik serieus te monitoren in het leefmilieu. Nu moet je zulke monsters nog opsturen naar een gespecialiseerd lab dat dat een GC gekoppeld aan ICP-MS heeft staan, wat geen uitnodiging is om overdreven veel metingen te doen.

Het idee van Francesco Stellacci (École Fédérale Polytechnique de Lausanne) en Bartosz Grzybowski (Northwestern University, ook bekend van het Chematicaproject) is om de gouddeeltjes te coaten met een mix van n-hexaanthiol, en een alkaanthiol met een staart van 1, 2, of 3 ethyleenglycolbouwstenen.

In de praktijk blijkt zo’n coating zichzelf te assembleren tot een streepjespatroon waarbij rijen moleculen van elke component elkaar afwisselen. En tussen die rijen passen precies bepaalde postief geladen ionen. Met 1 ethyleenglycolmolecuul in elke staart vang je selectief Zn²⁺, met 2 van die EG’s vang je alleen Cd²⁺ en met 3 EG’s vang je methylkwik.

Deze ‘gestreepte’ nanodeeltjes immobiliseer je op een glasplaatje, waarbij je ze aan elkaar knoopt door ook wat 1,14-tetradecaandithiol toe te voegen dat aan beide uiteinden aan een goudoppervlak kan binden. En vervolgens hoef je dat plaatje alleen maar in je water te dopen en te meten hoe de elektrische geleiding verandert door toedoen van de geabsorbeerde ionen.

Die geleiding is geen geleiding in de gebruikelijke zin des woords maar een ‘quantum tunneling’ effect dat zich niet in een paar woorden laat uitleggen. De belangrijkste consequentie is een onverwacht groot meetbereik. In de praktijk blijk je 10^-18M methylkwik nog te kunnen meten, dat zijn dus 600 ionen per ml. Maar bij 10^-4M functioneert de sensor nog steeds.

De onderzoekers hebben er met succes kraanwater en oppervlaktewater mee doorgemeten, plus een extract van een vis die niet eens zo gek veel methylkwik had binnengekregen.

Ze denken glasplaatjes voor eenmalig gebruik te kunnen maken voor 10 dollar per stuk terwijl het meetapparaat waar je ze insteekt maar een paar honderd dollar hoeft te kosten.

bron: École Fédérale Polytechnique de Lausanne