(PhysOrg.com) - Parecen 2 por 4, pero los materiales que se crean en un laboratorio de la Universidad de Rice son más adecuados para la construcción con luz.

El investigador Jason Hafner los llama "nano cinturones, "Tiras microscópicas de oro que podrían convertirse en parte de sensores altamente sintonizables o dispositivos nanomédicos.

Hafner, profesor asociado de física y astronomía y de química, y sus colegas informaron su descubrimiento en línea esta semana en la revista American Chemical Society Nano letras .

Los nano cinturones representan una forma única de manipular la luz a escala microscópica. Se unen a nanopartículas más pequeñas como nanobarras y nanocapas de oro que se pueden ajustar para absorber la luz con fuerza en ciertas longitudes de onda y luego dirigir la luz o emitirla en direcciones específicas.

El efecto se debe a los plasmones superficiales, que ocurren cuando los electrones libres en un metal o dieléctrico dopado interactúan fuertemente con la luz. Cuando lo indique un láser, el sol u otra fuente de energía, oscilan como ondas en un estanque y reemiten energía en forma de luz o calor. Son el foco de mucha investigación por sus beneficios potenciales en aplicaciones biomédicas, detección molecular y microelectrónica.

Los nano cinturones son únicos porque las ondas plasmónicas ocurren en todo su ancho, no a lo largo de su longitud, Hafner dijo. "Mi intuición dice que no es probable. ¿Por qué obtendrías una resonancia aguda en la dirección corta cuando los electrones pueden ir más lejos? Pero eso es lo que sucede".

Los nano cinturones dispersan la luz en una longitud de onda (o color) particular, dependiendo de la relación de aspecto de sus secciones transversales - ancho dividido por alto. Eso los hace altamente sintonizables, Hafner dijo:controlando esa relación de aspecto.

Se apresuró a señalar que su laboratorio no fabricó los primeros nano cinturones de oro. "Primero buscamos en la literatura una forma de hacer una estructura que pudiera tener una resonancia aguda, porque queríamos una gran mejora de campo, " él dijo, refiriéndose a una técnica que utiliza para caracterizar el efecto del medio ambiente local en las emisiones de nanopartículas.

El equipo encontró lo que buscaba en un artículo de Langmuir de 2008 elaborado por un equipo de la Universidad de Pekín. "Hicieron la misma estructura, pero no miraron demasiado de cerca las propiedades ópticas, ", dijo." Hicieron un trabajo hermoso para descubrir la estructura del cristal y la dirección de crecimiento, y demostraron el uso de nanocinturones en catálisis.

"Tan pronto como miramos la muestra en un microscopio de campo oscuro, instantáneamente vimos colores. Simplemente no podíamos creerlo ".

Hafner, un alumno de Rice de 1996 que estudió con el fallecido premio Nobel Richard Smalley, dijo que el crecimiento de nanocinturones es un proceso lento. Se necesitan 12 horas para sintetizar un lote de nanocinturones, que parecen crecer en racimos a partir de un núcleo central.

El equipo ha cultivado nanocinturones de hasta 100 micrones de largo que van desde secciones transversales cuadradas básicas (25 por 25 nanómetros) hasta aplanadas, a 100 nanómetros de ancho por 17 nanómetros de alto. Descubrieron que cuanto más plano era el nanocinturón, cuanto más cambiaba la luz dispersa hacia el rojo.

"La gente ha estudiado los electrones que se mueven a lo largo de este tipo de materiales, pero cuando se alargan demasiado, las resonancias se desafinan de lo visible y los picos se vuelven tan anchos que ya no hay resonancia aguda, "Hafner dijo." Vamos a cruzar el nanocinturón, entonces la longitud no importa. El nanocinturón podría tener un metro de largo y aún mostrar una fuerte resonancia de plasmón ".

Los coautores del artículo son los estudiantes graduados Lindsey Anderson, Courtney Payne y Yu-Rong Zhen y Peter Nordlander, profesor de física y astronomía y de ingeniería eléctrica e informática.