I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato un semplice, modo scalabile per allineare i nanotubi d'oro, particelle con proprietà ottiche che potrebbero essere utilizzate per le tecnologie emergenti di imaging biomedico.

L'allineamento dei nanotubi d'oro è importante perché rispondono alla luce in modo diverso, a seconda della direzione in cui sono puntati i nanorod. Per controllare la risposta ottica delle nanobarre, i ricercatori vogliono assicurarsi che tutte le nanobarre siano allineate.

I ricercatori della NC State hanno sviluppato un modo per allineare i nanotubi d'oro utilizzando polimeri elettrofilati "nano/microfibre". L'elettrofilatura è un modo di produrre fibre, con un polimero liquido che viene scaricato da un ago e quindi solidificato. I ricercatori hanno prodotto fibre sottili come 40 nanometri (nm) di diametro e spesse fino a tre micron di diametro, quindi, nano/microfibre.

I ricercatori hanno mescolato i nanotubi d'oro nella soluzione polimerica, facendoli incorporare direttamente nel polimero. I nanorod si allineano quando si formano le fibre. La forza sperimentata dal polimero liquido quando viene emessa dall'ago di elettrofilatura crea "linee di flusso" nella soluzione polimerica.

"Le nanobarre sono costrette ad allinearsi con queste linee di flusso, come tronchi in un fiume che oscillano in linea con la corrente, "dice il dottor Joe Tracy, un assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State e coautore di un articolo che descrive lo studio. "E mentre il polimero si solidifica, i nanorod allineati sono bloccati in posizione."

"Gli sforzi di elettrofilatura presso NC State sono di livello mondiale e hanno prodotto una vasta gamma di materiali nuovi e funzionali, " aggiunge il dottor Rich Spontak, un professore di ingegneria chimica e biomolecolare e scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State e coautore di articoli. "Ciò che rende questo risultato davvero entusiasmante è che l'allineamento è multiscala, o realizzati contemporaneamente su scale di lunghezza differenti. I nanorod sono allineati a dimensioni nanometriche, mentre le fibre sono allineate su scale di lunghezza maggiore."

Questo approccio è stato utilizzato in passato per allineare altri tipi di nanobarre, ma questa è la prima volta che viene fatto con nanobarre d'oro. "Al meglio delle nostre conoscenze, questa è anche la prima volta che nanobarre di queste dimensioni sono state allineate in fibre elettrofilate, "Tracy dice, riferendosi al fatto che lo studio si è concentrato su nanobarre relativamente corte.

Nello specifico, i ricercatori hanno utilizzato nanobarre con un rapporto di aspetto di 3,1. Per esempio, ciò significa che un nanorod che misura 10 nm di larghezza sarebbe lungo 31 nm. I nanorod nello studio erano lunghi circa 49 nm.

Questo rapporto di aspetto è importante, perché influenza il modo in cui le nanobarre interagiscono con la luce – e, perciò, loro proprietà ottiche.