(PhysOrg.com) - Stephan Link quiere comprender cómo se alinean los nanomateriales, y el último trabajo de su laboratorio es un paso en la dirección correcta.

El grupo de la Universidad Rice de Link ha encontrado una manera de utilizar nanobarras de oro como sensores de orientación combinando sus propiedades plasmónicas con técnicas de imágenes de polarización.

Eso puede hacer posible ver y tal vez rastrear nanopartículas individuales durante períodos prolongados. Daría a los investigadores nueva información sobre materiales, incluidos los sistemas vivos, que los incorporan.

"Con una partícula esférica, no tienes información sobre cómo está orientado, "dijo Link, profesor asistente de química e ingeniería eléctrica e informática en Rice. "Queríamos ver si podíamos determinar la orientación de las nanovarillas, y eventualmente nos gustaría poder medir la orientación del entorno en el que se encuentran. Creemos que esta técnica podría ser realmente útil para eso ".

Enlace, autor principal Wei-Shun Chang, un científico investigador del arroz, y sus colaboradores informaron sus resultados esta semana en la edición en línea de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Ver una sola nanopartícula no es nada nuevo. Un microscopio de barrido de efecto túnel (STM) puede capturar imágenes de partículas de hasta unos pocos nanómetros; las partículas marcadas con moléculas fluorescentes pueden verse mientras los fluoróforos estén activos. Link utilizó este último método para mostrar nanocoches rodando a temperatura ambiente el año pasado.

Pero existen problemas con cada una de esas técnicas. Los STM ven nanotubos o puntos cuánticos muy bien siempre que estén más o menos aislados en una superficie conductora. Pero en la naturaleza las partículas se perderían en medio del desorden de todo lo demás que ve el microscopio. Y aunque los fluoróforos pueden ayudar a seleccionar partículas entre la multitud, pueden deteriorarse en tan solo 30 segundos, lo que limita su utilidad.

Las nanovarillas de oro se pueden "iluminar" a voluntad. Los láseres en longitudes de onda particulares excitan los plasmones superficiales que absorben la energía y emiten una firma de calor que puede ser detectada por una sonda láser. Debido a que los plasmones están altamente polarizados a lo largo de la longitud de una nanovarilla, leer la señal mientras se gira la polarización del láser les dice a los investigadores con precisión cómo está orientada la varilla.

Una foto de microscopio electrónico del nuevo artículo muestra nanobarras de aproximadamente 75 nanómetros de largo y 25 nanómetros de ancho en un portaobjetos de vidrio en ángulos de 90 grados entre sí. Una imagen fototérmica adyacente los muestra como manchas pixeladas. Las manchas son más fuertes cuando la polarización del láser se alinea longitudinalmente con las nanovarillas, pero desaparecen cuando la polarización del láser y las varillas están desfasadas 90 grados.

"Con plasmónicos, siempre tienes dos propiedades:absorción y dispersión, ", Dijo Link." Dependiendo del tamaño, uno o el otro domina. Lo que es único es que ahora es posible hacer ambas cosas en la misma estructura o hacerlo individualmente, por lo que solo podemos medir la absorción o solo la dispersión ".

Nanorods mucho más pequeños que 50 nanómetros no son detectables por algunos métodos de dispersión, Link dijo:pero la detección fototérmica debería funcionar con partículas metálicas tan pequeñas como cinco nanómetros; esto los hace útiles para aplicaciones biológicas. "Estas nanovarillas de oro son biocompatibles. No son tóxicas para las células, "dijo Chang, señalando su similitud con las nanoconchas de oro que se encuentran actualmente en ensayos de terapia contra el cáncer en humanos basados ​​en la investigación de las científicas de Rice, Naomi Halas y Jennifer West.

"Nuestro trabajo está más orientado a los fundamentos, "Link dijo sobre la naturaleza básica de la investigación de su grupo." Tal vez podamos optimizar las condiciones, y luego un médico o alguien que esté diseñando una sonda puede tomarlo desde allí.

"Nuestro lugar está un poco más abajo en la cadena de desarrollo. Estoy contento con eso".