(PhysOrg.com)-De ser ut som 2-by-4s, men materialen som skapas i ett Rice University lab är mer lämpade för konstruktion med ljus.
Forskaren Jason Hafner kallar dem "nanobälten, "Mikroskopiska guldremsor som kan bli en del av mycket avstämbara sensorer eller nanomedicinska enheter.
Hafner, docent i fysik och astronomi och kemi, och hans kollegor rapporterade sin upptäckt online i veckan i American Chemical Society journal Nano bokstäver .
Nanobälten representerar ett unikt sätt att manipulera ljus i mikroskopisk skala. De förenar mindre nanopartiklar som guldnanoroder och nanoskal som kan ställas in för att absorbera ljus starkt vid vissa våglängder och sedan styra ljuset runt eller avge det i specifika riktningar.
Effekten beror på ytplasmoner, som uppstår när fria elektroner i en metall eller dopad dielektrikum interagerar starkt med ljus. När du uppmanas av en laser, solen eller annan energikälla, de svänger som krusningar på en damm och avger energi igen antingen som ljus eller värme. De är i fokus för mycket forskning för deras potentiella fördelar i biomedicinska tillämpningar, molekylär avkänning och mikroelektronik.
Nanobälten är unika eftersom de plasmoniska vågorna sker över deras bredd, inte längs deras längd, Sa Hafner. "Min intuition säger att det inte är troligt. Varför skulle du få en skarp resonans i kort riktning när elektronerna kan gå länge? Men det är vad som händer."
Nanobälter sprider ljus vid en viss våglängd (eller färg), beroende på bildförhållandet för deras tvärsnitt - bredd dividerat med höjd. Det gör dem mycket justerbara, Hafner sa, genom att kontrollera det bildförhållandet.
Han var snabb att påpeka att hans labb inte gjorde de första guldnanobältena. "Vi sökte först i litteraturen efter ett sätt att skapa en struktur som kan ha en skarp resonans, eftersom vi ville ha en stor fältförbättring, " han sa, med hänvisning till en teknik han använder för att karakterisera effekten av lokal miljö på nanopartikelutsläpp.
Teamet hittade det de letade efter i ett Langmuir -papper från 2008 av ett team från Peking University. "De gjorde samma struktur, men de tittade inte för noga på de optiska egenskaperna, "sa han." De gjorde ett vackert arbete för att upptäcka kristallstrukturen och tillväxtriktningen, och de demonstrerade användningen av nanobälten vid katalys.
"Så snart vi tittade på provet i ett mörkt fältmikroskop, vi såg omedelbart färger. Vi kunde bara inte tro det. "
Hafner, en risalun 1996 som studerade med avlidne nobelpristagaren Richard Smalley, sade att växa nanobälten är en långsam process. Det tar 12 timmar att syntetisera ett parti nanobälten, som verkar växa i kluster från en central kärna.
Teamet har vuxit nanobälten upp till 100 mikron långa som sträcker sig från grundläggande kvadratiska tvärsnitt-25 gånger 25 nanometer-till platta, 100 nanometer bred och 17 nanometer hög. De fann att den plattare nanobältet, ju mer det spridda ljuset skiftade mot rött.
"Människor har studerat elektroner som rör sig långt i den här typen av material, men när de blir för långa resonanser detonerar ur det synliga och topparna blir så breda att det inte finns någon skarp resonans längre, "Sa Hafner." Vi går över nanobältet, så längden spelar ingen roll. Nanobältet kan vara en meter långt och fortfarande visa skarp plasmonresonans. "
Medförfattare till uppsatsen är doktorander Lindsey Anderson, Courtney Payne och Yu-Rong Zhen och Peter Nordlander, professor i fysik och astronomi och i el- och datateknik.
