Los ajustes a las moléculas que contienen azufre han permitido a los investigadores controlar con precisión el crecimiento de los nanocables de oro, que son potencialmente útiles en diversas aplicaciones, incluidos biosensores y catálisis.

Las moléculas de ligando se utilizan para evitar que las nanoestructuras crezcan demasiado, o formando formas no deseadas. Suzhu Yu del Instituto de Tecnología de Fabricación A * STAR de Singapur y sus colegas habían descubierto previamente que las moléculas que contienen azufre llamadas tioles, que se unen al oro, podría usarse para cultivar nanocables de oro muy delgados. Ahora han investigado cómo exactamente estos tioles hacen su trabajo, y demostró que diferentes tipos de tioles pueden ajustar la forma y el tamaño de los nanocables.

Los investigadores unieron partículas de oro de unos pocos nanómetros de ancho a una oblea de silicio, y luego sumergí este conjunto en una solución que contenía un compuesto de oro, un ligando de tiol, y un agente reductor que generó átomos de oro. Cuando usaron un ligando llamado ácido 4-mercaptobenzoico (4-MBA), de las nanopartículas surgió un bosque de nanocables de oro de 6 nanómetros de diámetro y aproximadamente 1 micrómetro de largo en 15 minutos (ver imagen).

El ligando se une fuertemente a cualquier parte expuesta del nanoalambre de oro, y las interacciones entre las moléculas de ligando las mantienen densamente empaquetadas en la superficie del alambre. Esto evita que los átomos de oro en solución se peguen a los lados del alambre, de modo que solo se unan al alambre en crecimiento en la unión entre el alambre y la oblea. Como consecuencia, el nanoalambre de oro crece como el pelo que brota de un folículo, en lugar de formar una esfera. "Este mecanismo de crecimiento de la superficie activa es fundamentalmente diferente de otras estrategias de crecimiento de nanocables de oro, "dice Yu.

El cambio de posición de los grupos químicos en el ligando también tuvo un efecto dramático en el crecimiento de los nanocables. En 4-MBA, el grupo tiol está en el lado opuesto de la molécula a un grupo de ácido carboxílico. Si estos grupos están uno al lado del otro, como en 2-MBA, el ácido carboxílico interfiere con el empaquetamiento de los ligandos alrededor del nanoalambre, permitiendo que los átomos de oro se filtren y formen cortos, nanoestructuras grumosas. Una mezcla de ligandos 4-MBA y 3-MBA permitió que algunos átomos de oro se adhirieran a los lados de la nanoestructura a medida que crecía. creando un nanoalambre cónico. Otro ligando, 2-naftalenotiol, hizo que el nanoalambre de oro fuera extremadamente repelente al agua, una propiedad potencialmente útil en superficies funcionales.

El equipo espera utilizar este enfoque para hacer otras nanoestructuras de oro, y explorar cómo se pueden utilizar como electrodos de alta eficiencia en sensores flexibles, o como catalizadores para convertir el dióxido de carbono en productos útiles.