En ökning av C-vitamin hjälpte Rice Universitys forskare att förvandla små guld nanorods till fina guld nanotrådar.

Allmänning, mild askorbinsyra är den inte så hemliga såsen som hjälpte kemisten Eugene Zubarevs rislabb att odla rena partier av nanotrådar från stubbiga nanorods utan nackdelarna med tidigare tekniker.

"Det finns ingen nyhet i sig med att använda C-vitamin för att göra guld nanostrukturer eftersom det finns många tidigare exempel, "Men den långsamma och kontrollerade minskningen som uppnås av vitamin C är förvånansvärt lämplig för denna typ av kemi för att producera extra långa nanotrådar."

Detaljer om arbetet visas i tidskriften American Chemical Society ACS Nano .

Rislabbets nanorods är cirka 25 nanometer tjocka i början av processen – och förblir så medan deras längd växer till att bli långa nanotrådar. Över 1, 000 nanometer lång, föremålen anses vara nanotrådar, och det spelar roll. Ledningarnas bildförhållande – längd över bredd – dikterar hur de absorberar och avger ljus och hur de leder elektroner. I kombination med guldets inneboende metalliska egenskaper, som skulle kunna öka deras värde för avkänning, diagnostisk, bildbehandling och terapeutiska tillämpningar.

Zubarev och huvudförfattaren Bishnu Khanal, en alumn i riskemi, lyckats få sina partiklar att gå långt bortom övergången från nanorod till nanotråd, teoretiskt till obegränsad längd.

Forskarna visade också att processen är helt kontrollerbar och reversibel. Det gör det möjligt att producera nanotrådar av valfri längd, och därmed den önskade konfigurationen för elektroniska eller ljusmanipulerande applikationer, särskilt de som involverar plasmoner, den ljusutlösta oscillationen av elektroner på en metalls yta.

Nanotrådarnas plasmoniska svar kan ställas in för att avge ljus från synligt till infrarött och teoretiskt långt bortom, beroende på deras bildförhållande.

Processen är långsam, så det tar timmar att odla en mikron lång nanotråd. "I det här pappret, vi rapporterade bara strukturer upp till 4 till 5 mikron i längd, ", sa Zubarev. "Men vi jobbar på att göra mycket längre nanotrådar."

Tillväxtprocessen verkade bara fungera med pentaedriskt tvinnade guld nanorods, som innehåller fem länkade kristaller. Dessa femsidiga stavar - "Tänk på en penna, men med fem sidor istället för sex, " Zubarev sa - är stabila längs de plana ytorna, men inte vid tips.

"Tipsen har också fem ansikten, men de har ett annat arrangemang av atomer, " sa han. "Energien hos dessa atomer är något lägre, och när nya atomer deponeras där, de migrerar inte någon annanstans."

Det hindrar de växande trådarna från att få omkrets. Varje tillsatt atom ökar trådens längd, och därmed bildförhållandet.

Nanorodernas reaktiva spetsar får hjälp av ett ytaktivt ämne, CTAB, som täcker de plana ytorna på nanorods. "Det ytaktiva ämnet bildar en mycket tät, tätt dubbellager på sidorna, men det kan inte täcka tipsen effektivt, " sa Zubarev.

Det lämnar spetsarna öppna för en oxidations- eller reduktionsreaktion. Askorbinsyran ger elektroner som kombineras med guldjoner och sätter sig i spetsarna i form av guldatomer. Och till skillnad från kolnanorör i en lösning som lätt aggregerar, nanotrådarna håller avstånd från varandra.

"Den mest värdefulla egenskapen är att det verkligen är endimensionell förlängning av nanorods till nanotrådar, " Sa Zubarev. "Det ändrar inte diametern, så i princip kan vi ta små stavar med ett bildförhållande på kanske två eller tre och förlänga dem till 100 gånger längden."

Han sa att processen borde gälla andra metall nanorods, inklusive silver.