Forskare från North Carolina State University har utvecklat en enkel, skalbart sätt att anpassa guld nanorods, partiklar med optiska egenskaper som skulle kunna användas för framväxande biomedicinsk avbildningsteknik.

Att justera guldnanoroderna är viktigt eftersom de reagerar på ljus annorlunda, beroende på i vilken riktning nanoroderna pekar. För att kontrollera den optiska responsen från nanoroderna, forskare vill säkerställa att alla nanoroderna är i linje.

NC State-forskarna utvecklade ett sätt att anpassa guldnanoroderna med hjälp av elektrospunnen polymer "nano/mikrofibrer." Elektrospinning är ett sätt att producera fibrer, med en flytande polymer som töms ut från en nål och sedan stelnar. Forskarna producerade fibrer så tunna som 40 nanometer (nm) i diameter och så tjocka som tre mikron i diameter – alltså, nano/mikrofibrer.

Forskarna blandade guldnanoroderna i polymerlösningen, vilket gör att de införlivas direkt i polymeren. Nanoroderna är i linje när fibrerna bildas. Kraften som den flytande polymeren utsätts för när den avges från elektrospinningsnålen skapar "strömlinjer" i polymerlösningen.

"Nanoroderna tvingas anpassa sig till dessa strömlinjer, som stockar i en flod som svänger i linje med strömmen, " säger Dr Joe Tracy, en biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid NC State och medförfattare till en artikel som beskriver studien. "Och när polymeren stelnar, de inriktade nanoroderna låses på plats."

"Elektrospinningsinsatser vid NC State är i världsklass och har gett ett brett utbud av nya och funktionella material, " tillägger Dr Rich Spontak, en professor i kemisk och biomolekylär ingenjörskonst och materialvetenskap och ingenjörskonst vid NC State och pappersmedförfattare. "Vad som gör det här resultatet riktigt spännande är att anpassningen är flerskalig, eller samtidigt uppnås vid olika längdskalor. Nanoroderna är inriktade i nanoskala dimensioner, medan fibrerna är inriktade på större längdskalor."

Detta tillvägagångssätt har använts tidigare för att anpassa andra typer av nanorods, men det är första gången det har gjorts med guld nanorods. "Som vi förstår det, detta är också första gången nanorods av denna storlek har riktats in i elektrospunna fibrer, " Tracy säger, med hänvisning till att studien fokuserade på relativt korta nanorods.

Specifikt, forskarna använde nanorods med ett bildförhållande på 3,1. Till exempel, det betyder att en nanorod som mäter 10 nm bred skulle vara 31 nm lång. Nanoroderna i studien var ungefär 49 nm långa.

Detta bildförhållande är viktigt, eftersom det påverkar hur nanoroderna interagerar med ljus – och, därför, deras optiska egenskaper.