Gli aggiustamenti alle molecole contenenti zolfo hanno permesso ai ricercatori di controllare con precisione la crescita dei nanofili d'oro, che sono potenzialmente utili in varie applicazioni tra cui biosensori e catalisi.

Le molecole di ligando vengono utilizzate per impedire che le nanostrutture diventino troppo grandi, o formare forme indesiderate. Suzhu Yu dell'A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology e colleghi avevano precedentemente scoperto che le molecole contenenti zolfo chiamate tioli, che si legano all'oro, potrebbero essere usati per far crescere nanofili d'oro molto sottili. Ora hanno studiato come esattamente questi tioli fanno il loro lavoro, e dimostrato che diversi tipi di tioli possono mettere a punto la forma e le dimensioni dei nanofili.

I ricercatori hanno attaccato particelle d'oro larghe pochi nanometri a un wafer di silicio, e poi immerse questo insieme in una soluzione contenente un composto d'oro, un legante tiolico, e un agente riducente che ha generato atomi d'oro. Quando hanno usato un ligando chiamato acido 4-mercaptobenzoico (4-MBA), le nanoparticelle hanno fatto germogliare una foresta di nanofili d'oro che erano larghi 6 nanometri e lunghi circa 1 micrometro in 15 minuti (vedi immagine).

Il ligando si lega fortemente a qualsiasi parte esposta del nanofilo d'oro, e le interazioni tra le molecole di ligandi le mantengono densamente impacchettate sulla superficie del filo. Questo impedisce agli atomi d'oro in soluzione di attaccarsi ai lati del filo, in modo che si uniscano solo al filo in crescita alla giunzione tra il filo e il wafer. Di conseguenza, il nanofilo d'oro cresce come i capelli che spuntano da un follicolo, piuttosto che formare una sfera. "Questo meccanismo di crescita della superficie attiva è fondamentalmente diverso da altre strategie di crescita dei nanofili d'oro, "dice Yu.

Anche la modifica della posizione dei gruppi chimici nel ligando ha avuto un effetto drammatico sulla crescita dei nanofili. In 4-MBA, il gruppo tiolo si trova sul lato opposto della molecola a un gruppo acido carbossilico. Se questi gruppi sono fianco a fianco, come in 2-MBA, l'acido carbossilico interferisce con l'impaccamento dei ligandi attorno al nanofilo, permettendo agli atomi d'oro di sgattaiolare attraverso e formare brevi, nanostrutture grumose. Una miscela di ligandi 4-MBA e 3-MBA ha permesso ad alcuni atomi d'oro di aderire ai lati della nanostruttura man mano che cresceva, creando un nanofilo rastremato. Un altro ligando, 2-naftalentiolo, ha reso il nanofilo d'oro estremamente idrorepellente, una proprietà potenzialmente utile nelle superfici funzionali.

Il team spera di utilizzare questo approccio per realizzare altre nanostrutture d'oro, ed esplorare come possono essere utilizzati come elettrodi ad alta efficienza in sensori flessibili, o come catalizzatori per trasformare l'anidride carbonica in prodotti utili.