Dosis af C-vitamin hjælper guld nanotråde med at vokse

Et boost af C-vitamin hjalp Rice University-forskere med at forvandle små guld nanorods til fine guld nanotråde.

Almindelige, mild ascorbinsyre er den ikke-så-hemmelige sauce, der hjalp rislaboratoriet af kemiker Eugene Zubarev med at dyrke rene partier af nanotråde fra stumpede nanorods uden ulemperne ved tidligere teknikker.

"Der er ingen nyhed i sig selv i at bruge C-vitamin til at lave guld nanostrukturer, fordi der er mange tidligere eksempler, " sagde Zubarev. "Men den langsomme og kontrollerede reduktion opnået af C-vitamin er overraskende velegnet til denne type kemi til fremstilling af ekstra lange nanotråde."

Detaljer om arbejdet vises i tidsskriftet American Chemical Society ACS Nano .

Rislaboratoriets nanorods er omkring 25 nanometer tykke i starten af ​​processen – og forbliver sådan, mens deres længde vokser til lange nanotråde. Over 1, 000 nanometer i længden, objekterne betragtes som nanotråde, og det betyder noget. Ledningernes størrelsesforhold – længde over bredde – dikterer, hvordan de absorberer og udsender lys, og hvordan de leder elektroner. Kombineret med guldets iboende metalliske egenskaber, som kunne øge deres værdi for sansning, diagnostisk, billeddannelse og terapeutiske anvendelser.

Zubarev og hovedforfatter Bishnu Khanal, en alumne i riskemi, lykkedes med at få deres partikler til at gå langt ud over overgangen fra nanorod til nanotråd, teoretisk til ubegrænset længde.

Forskerne viste også, at processen er fuldt kontrollerbar og reversibel. Det gør det muligt at producere nanotråde af enhver ønsket længde, og dermed den ønskede konfiguration til elektroniske eller lysmanipulerende applikationer, især dem, der involverer plasmoner, den lysudløste oscillation af elektroner på et metals overflade.

Nanotrådenes plasmoniske respons kan indstilles til at udsende lys fra synligt til infrarødt og teoretisk langt ud over, afhængigt af deres billedformat.

Processen er langsom, så det tager timer at dyrke en mikronlang nanotråd. "I denne avis, vi rapporterede kun strukturer op til 4 til 5 mikron i længden, " sagde Zubarev. "Men vi arbejder på at lave meget længere nanotråde."

Vækstprocessen så ud til kun at fungere med pentaedrisk tvillinge-nanorod i guld, som indeholder fem forbundne krystaller. Disse femsidede stænger - "Tænk på en blyant, men med fem sider i stedet for seks, "Zubarev sagde - er stabile langs de flade overflader, men ikke ved spidsen.

"Tipene har også fem ansigter, men de har et andet arrangement af atomer, " sagde han. "Energien af ​​disse atomer er lidt lavere, og når nye atomer aflejres der, de migrerer ikke andre steder."

Det forhindrer de voksende tråde i at få omkreds. Hvert tilføjet atom øger ledningens længde, og dermed billedformatet.

Nanorodernes reaktive spidser får hjælp fra et overfladeaktivt stof, CTAB, der dækker de flade overflader af nanorods. "Det overfladeaktive middel danner en meget tæt, stramt dobbeltlag på siderne, men det kan ikke dække tipsene effektivt, " sagde Zubarev.

Det efterlader spidserne åbne for en oxidations- eller reduktionsreaktion. Ascorbinsyren giver elektroner, der kombineres med guldioner og sætter sig ved spidserne i form af guldatomer. Og i modsætning til kulstof nanorør i en opløsning, der let aggregerer, nanotrådene holder afstand fra hinanden.

"Den mest værdifulde egenskab er, at det virkelig er en-dimensionel forlængelse af nanorods til nanotråde, " sagde Zubarev. "Det ændrer ikke diameteren, så i princippet kan vi tage små stænger med et billedformat på måske to eller tre og forlænge dem til 100 gange længden."

Han sagde, at processen skulle gælde for andre metal nanorods, inklusive sølv.