Nano forestiller sig på skift til det bedre

(PhysOrg.com) - Stephan Link ønsker at forstå, hvordan nanomaterialer flugter, og hans laboratories seneste arbejde er et skridt i den rigtige retning.

Links Rice University -gruppe har fundet en måde at bruge guldnanoroder som orienteringssensorer ved at kombinere deres plasmoniske egenskaber med polarisationsbilledteknikker.

Det kan gøre det muligt at se og måske spore enkelte nanopartikler over lange perioder. Det ville give forskere ny information om materialer, herunder levende systemer, der inkorporerer dem.

"Med en sfærisk partikel, du ikke har nogen oplysninger om, hvordan det er orienteret, "sagde Link, en adjunkt i kemi og el- og computerteknik ved Rice. "Vi ville se, om vi kunne bestemme orienteringen af ​​nanoroderne, og til sidst vil vi gerne kunne måle orienteringen af ​​det miljø, de befinder sig i. Vi tror, ​​at denne teknik kan være virkelig nyttig til det. "

Link, hovedforfatter Wei-Shun Chang, en risforsker, og deres samarbejdspartnere rapporterede deres resultater i denne uge i online -udgaven af Procedurer fra National Academy of Sciences .

At se en enkelt nanopartikel er ikke noget nyt. Et scanningstunnelmikroskop (STM) kan fange billeder af partikler ned til et par nanometer; partikler mærket med fluorescerende molekyler kan ses så længe fluoroforerne er aktive. Link brugte denne sidstnævnte metode til at vise nanocars, der rullede ved stuetemperatur sidste år.

Men der er problemer med hver af disse teknikker. STM'er ser nanorør eller kvanteprikker fint, så længe de er mere eller mindre isolerede på en ledende overflade. Men i naturen, partiklerne ville gå tabt midt i rodet af alt andet, som mikroskopet ser. Og selvom fluoroforer kan hjælpe med at plukke partikler ud af mængden, de kan forringes på så lidt som 30 sekunder, hvilket begrænser deres anvendelighed.

Guldnanoroder kan "tændes" efter behag. Lasere ved bestemte bølgelængder ophidser overfladeplasmoner, der absorberer energien og udsender en varmesignatur, der kan detekteres af en sondelaser. Fordi plasmoner er stærkt polariserede langs en nanorods længde, at læse signalet, mens laserens polarisering drejes, fortæller forskerne præcist, hvordan stangen er orienteret.

Et elektronmikroskopfoto fra det nye papir viser nanoroder omkring 75 nanometer lange og 25 nanometer brede på et glasskred i 90 graders vinkler til hinanden. Et tilstødende fototermisk billede viser dem som pixilerede pletter. Pletterne er stærkest, når laserpolarisationen flugter på langs med nanoroderne, men de forsvinder, når laserpolarisationen og stængerne er 90 grader ude af fase.

"Med plasmonik, du har altid to egenskaber:absorption og spredning, "Link sagde." Afhængig af størrelsen, den ene eller den anden dominerer. Det unikke er, at det nu er muligt at gøre begge dele på den samme struktur eller gøre det individuelt - så vi kun kan måle absorption eller kun måle spredning. "

Nanoroder meget mindre end 50 nanometer kan ikke påvises ved nogle spredningsmetoder, Link sagde, men fototermisk detektion bør fungere med metalliske partikler helt ned til fem nanometer; dette gør dem nyttige til biologiske anvendelser. "Disse guld -nanoroder er biokompatible. De er ikke giftige for celler, "sagde Chang, bemærker deres lighed med guld nanoshells i øjeblikket i forsøg med behandling af kræft i mennesker baseret på forskning foretaget af risforskere Naomi Halas og Jennifer West.

"Vores arbejde er mere rettet mod det grundlæggende, "Link sagde om den grundlæggende karakter af hans gruppes forskning." Måske kan vi optimere forholdene, og så kan en læge eller nogen, der konstruerer en sonde, tage det derfra.

"Vores sted er lidt længere nede i udviklingskæden. Det er jeg glad for."