(PhysOrg.com) -- Stephan Link vuole capire come si allineano i nanomateriali, e l'ultimo lavoro del suo laboratorio è un passo nella giusta direzione.

Il gruppo della Rice University di Link ha trovato un modo per utilizzare nanobarre d'oro come sensori di orientamento combinando le loro proprietà plasmoniche con tecniche di imaging di polarizzazione.

Ciò potrebbe rendere possibile vedere e forse tracciare singole nanoparticelle per lunghi periodi. Darebbe ai ricercatori nuove informazioni sui materiali, compresi i sistemi viventi, che li incorporano.

"Con una particella sferica, non hai informazioni su come è orientato, " disse Link, un assistente professore di chimica e ingegneria elettrica e informatica alla Rice. "Volevamo vedere se potevamo determinare l'orientamento delle nanobarre, e alla fine vorremmo essere in grado di misurare l'orientamento dell'ambiente in cui si trovano. Pensiamo che questa tecnica potrebbe essere davvero utile per questo."

Collegamento, autore principale Wei-Shun Chang, uno scienziato ricercatore di riso, e i loro collaboratori hanno riportato i loro risultati questa settimana nell'edizione online del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Vedere una singola nanoparticella non è una novità. Un microscopio a effetto tunnel (STM) può catturare immagini di particelle fino a pochi nanometri; le particelle contrassegnate con molecole fluorescenti possono essere viste finché i fluorofori sono attivi. Link ha utilizzato quest'ultimo metodo per mostrare le nanoauto che viaggiano a temperatura ambiente l'anno scorso.

Ma ci sono problemi con ciascuna di queste tecniche. Gli STM vedono bene i nanotubi o i punti quantici, purché siano più o meno isolati su una superficie conduttiva. Ma in natura, le particelle si perderebbero nel disordine di tutto il resto che vede il microscopio. E mentre i fluorofori possono aiutare a raccogliere le particelle dalla folla, possono deteriorarsi in appena 30 secondi, che ne limita l'utilità.

I nanotubi d'oro possono essere "illuminati" a piacimento. I laser a particolari lunghezze d'onda eccitano i plasmoni di superficie che assorbono l'energia ed emettono una traccia di calore che può essere rilevata da una sonda laser. Poiché i plasmoni sono altamente polarizzati lungo la lunghezza di un nanorod, la lettura del segnale mentre si ruota la polarizzazione del laser dice ai ricercatori esattamente come è orientata l'asta.

Una foto al microscopio elettronico del nuovo articolo mostra nanobarre lunghe circa 75 nanometri e larghe 25 nanometri su un vetrino ad angoli di 90 gradi l'una rispetto all'altra. Un'immagine fototermica adiacente li mostra come macchie pixellate. Le macchie sono più forti quando la polarizzazione laser si allinea longitudinalmente con le nanobarre, ma scompaiono quando la polarizzazione laser e le aste sono sfasate di 90 gradi.

"Con la plasmonica, hai sempre due proprietà:assorbimento e dispersione, " ha detto Link. "A seconda delle dimensioni, l'uno o l'altro domina. Ciò che è unico è che ora è possibile fare entrambe le cose sulla stessa struttura o farlo individualmente, quindi possiamo solo misurare l'assorbimento o misurare solo la dispersione".

I nanorodi molto più piccoli di 50 nanometri non sono rilevabili con alcuni metodi di dispersione, Collegamento ha detto, ma il rilevamento fototermico dovrebbe funzionare con particelle metalliche di appena cinque nanometri; questo li rende utili per applicazioni biologiche. "Questi nanotubi d'oro sono biocompatibili. Non sono tossici per le cellule, " disse Chang, notando la loro somiglianza con i nanoshell d'oro attualmente in studi sulla terapia del cancro umano basati sulla ricerca degli scienziati della Rice Naomi Halas e Jennifer West.

"Il nostro lavoro è più orientato ai fondamentali, " Link ha detto della natura fondamentale della ricerca del suo gruppo. "Forse possiamo ottimizzare le condizioni, e poi un medico o qualcuno che sta progettando una sonda può prenderlo da lì.

"Il nostro posto è un po' più in basso nella catena di sviluppo. Ne sono felice".