Forskare har finjusterat en teknik för att belägga guldnanoroder med kiseldioxidskal, tillåter ingenjörer att skapa stora mängder av nanoroderna och ge dem mer kontroll över skalets tjocklek. Guld nanorods undersöks för användning i en mängd olika biomedicinska tillämpningar, och detta framsteg banar väg för mer stabila guld nanorods och för kemisk funktionalisering av skalens yta.

Guld nanorods har många potentiella tillämpningar, eftersom de har en ytplasmonresonans - vilket betyder att de kan absorbera och sprida ljus. Och genom att kontrollera dimensionerna på nanoroderna, specifikt deras bildförhållande (eller längd dividerat med bredd), du kan kontrollera våglängden på ljuset de absorberar.

"Denna egenskap gör guld nanorods attraktiva för användning i katalys, säkerhetsmaterial och en rad biomedicinska tillämpningar, såsom diagnostik, bildbehandling, och cancerterapi, " säger Joe Tracy, en materialvetenskaps- och ingenjörsforskare vid NC State som är seniorförfattare till en ny artikel om den förbättrade tekniken.

Guld nanorods är effektiva för fototermisk uppvärmning, processen att omvandla absorberat ljus till värme. Om för mycket ljus lyser på guld nanorods, dock, de kan förlora sin stavform och förändras till sfärer, förlora sina önskvärda optiska egenskaper.

Ett sätt att hjälpa guldnanoroder att behålla sin form under fototermisk uppvärmning är att belägga dem med kiseldioxidskal, som begränsar nanoroderna till deras ursprungliga form men låter ljus passera igenom. För olika tillämpningar, det är viktigt att kunna kontrollera skaltjockleken. Med tunna skal, förändringen i storleken på nanoroderna är minimal, och guldnanoroderna kan fortfarande packas i täta sammansättningar. Å andra sidan, tjockare skal kan fungera som buffertar, förhindrar nanorods från att samlas tätt ihop och skyddar dem från sin omgivning.

Kiselskal ger också en yta som kan funktionaliseras med välkända kemiska tekniker. Till exempel, skalen kan funktionaliseras för att fluorescera i närvaro av specifika proteiner eller för att rikta tumörer.

"Silikaskalarna erbjuder flera fördelar - och vårt modifierade tillvägagångssätt för att belägga guldnanoroder med kiseldioxidskal har två tydliga fördelar, säger Tracy.

"Först, vi har visat att vår teknik kan utföras i stor skala - upp till 190 milligram, " säger Tracy. "För det andra, Vi erbjuder förbättrad kontroll över skalets tjocklek. Vi kan konsekvent skapa enhetliga skal så tunna som 2 nanometer."

Den modifierade tekniken har två steg.

"Först applicerar vi ett reagens som heter TEOS på guldnanoroderna i lösning, " säger Wei-Chen Wu, en Ph.D. student i Tracys labb och huvudförfattare till uppsatsen. "Väl i lösning, TEOS börjar bilda ett kiseldioxidskal på nanoroderna. Vi introducerar sedan ett annat reagens som kallas PEG-silan i lösningen. Detta hindrar skalet från att växa sig tjockare."