Forskere finder vej til at justere guld nanorods i stor skala

Forskere fra North Carolina State University har udviklet en enkel, skalerbar måde at justere guld nanorods, partikler med optiske egenskaber, der kan bruges til nye biomedicinske billeddannelsesteknologier.

At justere guld nanorods er vigtigt, fordi de reagerer forskelligt på lys, afhængig af i hvilken retning nanoroderne peger. For at kontrollere nanorodernes optiske respons, forskere ønsker at sikre, at alle nanorods er justeret.

NC State-forskerne udviklede en måde at justere guldnanoroderne ved hjælp af elektrospundet polymer "nano/mikrofibre." Elektrospinning er en måde at fremstille fibre på, med en flydende polymer, der udtømmes fra en nål og derefter størkner. Forskerne producerede fibre så tynde som 40 nanometer (nm) i diameter og så tykke som tre mikrometer i diameter – således, nano/mikrofibre.

Forskerne blandede guld nanorods i polymeropløsningen, hvilket får dem til at blive inkorporeret direkte i polymeren. Nanoroderne flugter, når fibrene dannes. Den kraft, som den flydende polymer oplever, når den udsendes fra elektrospinningsnålen, skaber "strømlinjer" i polymeropløsningen.

"Nanoroderne er tvunget til at tilpasse sig disse strømlinjer, som træstammer i en flod, der svinger på linje med strømmen, " siger Dr. Joe Tracy, en assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved NC State og medforfatter til et papir, der beskriver undersøgelsen. "Og efterhånden som polymeren størkner, de justerede nanorods er låst på plads."

"Elektrospinningsindsatsen hos NC State er i verdensklasse og har givet en bred vifte af nye og funktionelle materialer, " tilføjer Dr. Rich Spontak, en professor i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab og materialevidenskab og teknik ved NC State og medforfatter af papir. "Det, der gør dette resultat virkelig spændende, er, at justeringen er multiskala, eller samtidig opnået ved forskellige længdeskalaer. Nanoroderne er justeret i nanoskala dimensioner, hvorimod fibrene er justeret i større længdeskalaer."

Denne tilgang er tidligere blevet brugt til at tilpasse andre former for nanorods, men det er første gang, det er blevet gjort med guld nanorods. "Så vidt vi ved, dette er også første gang, nanorods af denne størrelse er blevet justeret i elektrospundne fibre, " Tracy siger, med henvisning til, at undersøgelsen fokuserede på relativt korte nanorods.

Specifikt, forskerne brugte nanorods med et billedformat på 3,1. For eksempel, det betyder, at en nanorod, der måler 10 nm bred, ville være 31 nm lang. Nanoroderne i undersøgelsen var cirka 49 nm lange.

Dette billedformat er vigtigt, fordi det påvirker den måde, nanoroderne interagerer med lys på – og, derfor, deres optiske egenskaber.