(PhysOrg.com) - Stephan Link vill förstå hur nanomaterial anpassas, och hans labbs senaste arbete är ett steg i rätt riktning.

Link's Rice University -gruppen har hittat ett sätt att använda guldnanoroder som orienteringssensorer genom att kombinera deras plasmoniska egenskaper med polariseringsteknik.

Det kan göra det möjligt att se och kanske spåra enstaka nanopartiklar under långa perioder. Det skulle ge forskare ny information om material, inklusive levande system, som innehåller dem.

"Med en sfärisk partikel, du har ingen information om hur det är orienterat, "sa Link, en biträdande professor i kemi och el- och datateknik på Rice. "Vi ville se om vi kunde bestämma orienteringen av nanoroderna, och så småningom skulle vi vilja kunna mäta orienteringen av miljön de befinner sig i. Vi tror att denna teknik kan vara riktigt användbar för det. "

Länk, huvudförfattare Wei-Shun Chang, en risforskare, och deras medarbetare rapporterade sina resultat i veckan i onlineutgåvan av Förfaranden från National Academy of Sciences .

Att se en enda nanopartikel är inget nytt. Ett skanningstunnelmikroskop (STM) kan ta bilder av partiklar ner till några nanometer; partiklar märkta med fluorescerande molekyler kan ses så länge fluoroforerna är aktiva. Link använde den senare metoden för att visa nanocars som rullade vid rumstemperatur förra året.

Men det finns problem med var och en av dessa tekniker. STM ser nanorör eller kvantprickar alldeles utmärkt så länge de är mer eller mindre isolerade på en ledande yta. Men i naturen, partiklarna skulle gå vilse mitt i röran av allt annat som mikroskopet ser. Och medan fluoroforer kan hjälpa till att plocka ut partiklar ur mängden, de kan försämras på så lite som 30 sekunder, vilket begränsar deras användbarhet.

Guldnanoroder kan "lysa upp" efter behag. Lasrar med speciella våglängder upphetsar ytplasmoner som absorberar energin och avger en värmesignatur som kan detekteras av en sondlaser. Eftersom plasmoner är mycket polariserade längs en nanorods längd, läser signalen medan du vrider laserns polarisering berättar forskare exakt hur staven är orienterad.

Ett elektronmikroskopfoto från det nya papperet visar nanoroder cirka 75 nanometer långa och 25 nanometer breda på en glasskiva i 90 graders vinklar mot varandra. En intilliggande fototermisk bild visar dem som pixilerade fläckar. Fläckarna är starkast när laserpolarisationen ligger i linje med nanoroderna, men de försvinner när laserpolarisationen och stavarna är 90 grader ur fas.

"Med plasmonik, du har alltid två egenskaper:absorption och spridning, "Länk sa." Beroende på storlek, den ena eller den andra dominerar. Det unika är att det nu är möjligt att göra båda på samma struktur eller göra det individuellt - så att vi bara kan mäta absorption eller bara mäta spridning. "

Nanoroder mycket mindre än 50 nanometer kan inte detekteras med några spridningsmetoder, Link sa:men fototermisk detektion bör fungera med metalliska partiklar så små som fem nanometer; detta gör dem användbara för biologiska tillämpningar. "Dessa guldnanoroder är biokompatibla. De är inte giftiga för celler, "sa Chang, noterar deras likhet med guld -nanoshells som för närvarande är i mänskliga cancerterapi -studier baserade på forskning av risforskare Naomi Halas och Jennifer West.

"Vårt arbete är mer inriktat på det grundläggande, "Link sa om den grundläggande karaktären i hans grupps forskning." Kanske kan vi optimera förutsättningarna, och sedan kan en läkare eller någon som konstruerar en sond ta det därifrån.

"Vår plats är lite längre ner i utvecklingen. Jag är nöjd med det."