Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un sencillo forma escalable de alinear nanobarras de oro, partículas con propiedades ópticas que podrían usarse para tecnologías emergentes de imágenes biomédicas.

Alinear nanobarras de oro es importante porque responden a la luz de manera diferente, dependiendo de la dirección en la que apunten las nanovarillas. Para controlar la respuesta óptica de las nanovarillas, los investigadores quieren asegurarse de que todas las nanovarillas estén alineadas.

Los investigadores de NC State desarrollaron una forma de alinear las nanovarillas de oro utilizando "nano / microfibras" de polímero electrohilado. El electrohilado es una forma de producir fibras, con un polímero líquido que se descarga de una aguja y luego se solidifica. Los investigadores produjeron fibras tan delgadas como 40 nanómetros (nm) de diámetro y tan gruesas como tres micrones de diámetro, por lo tanto, nano / microfibras.

Los investigadores mezclaron las nanovarillas de oro en la solución de polímero, haciendo que se incorporen directamente al polímero. Las nanovarillas se alinean cuando se forman las fibras. La fuerza experimentada por el polímero líquido cuando se emite desde la aguja de electrohilado crea "líneas de corriente" en la solución de polímero.

"Las nanovarillas se ven obligadas a alinearse con estas líneas de corriente, como troncos en un río que se alinean con la corriente, "dice el Dr. Joe Tracy, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en NC State y coautor de un artículo que describe el estudio. "Y a medida que el polímero se solidifica, las nanovarillas alineadas están bloqueadas en su lugar ".

"Los esfuerzos de electrohilado en NC State son de clase mundial y han producido una amplia gama de materiales novedosos y funcionales, "agrega el Dr. Rich Spontak, profesor de ingeniería química y biomolecular y ciencia e ingeniería de materiales en NC State y coautor del artículo. "Lo que hace que este resultado sea realmente emocionante es que la alineación es multiescala, o logrado simultáneamente en diferentes escalas de longitud. Las nanovarillas están alineadas en dimensiones a nanoescala, mientras que las fibras están alineadas a escalas de mayor longitud ".

Este enfoque se ha utilizado en el pasado para alinear otros tipos de nanobarras, pero esta es la primera vez que se hace con nanobarras de oro. "A lo mejor de nuestro conocimiento, esta es también la primera vez que nanobarras de este tamaño se alinean en fibras electrohiladas, "Tracy dice, refiriéndose al hecho de que el estudio se centró en nanobarras relativamente cortas.

Específicamente, los investigadores utilizaron nanobarras con una relación de aspecto de 3,1. Por ejemplo, eso significa que una nanovarilla de 10 nm de ancho tendría 31 nm de largo. Las nanovarillas del estudio tenían aproximadamente 49 nm de largo.

Esta relación de aspecto es importante, porque afecta la forma en que las nanobarras interactúan con la luz y, por lo tanto, sus propiedades ópticas.