Strutture estremamente piccole, molto più piccolo di diametro di una ciocca di capelli, potrebbe avvantaggiare notevolmente i sensori e altri dispositivi. Per padroneggiare questi nanomateriali, gli scienziati devono determinare la loro forma. È difficile. Gli scienziati hanno sviluppato un nuovo modo per eseguire l'alta risoluzione, Imaging 3D di minuscole strutture metalliche. Il metodo utilizza la microscopia elettronica a trasmissione a scansione (STEM). Usando questo metodo, gli scienziati hanno misurato la struttura 3-D di minuscole stelle d'oro, "nanostar". In combinazione con simulazioni al computer, il nuovo metodo ha previsto con precisione le proprietà fisiche e ottiche rispetto all'esperimento.

Per la prima volta, gli scienziati hanno utilizzato la tomografia STEM per prevedere le proprietà fisiche e ottiche di un nanomateriale. Questi materiali possono avere proprietà ottiche migliorate, derivanti da effetti plasmonici. Questo nuovo metodo promette di stimare la forma e i relativi parametri di strutture complesse di qualsiasi forma e composizione arbitraria. Questi materiali potrebbero portare a nuovi sensori e usi diagnostici.

Le nanostelle d'oro sono una classe di nanomateriali plasmonici che mostrano risultati promettenti nelle applicazioni basate sulla diffusione Raman potenziate in superficie e nei dispositivi plasmonici guidati da elettroni caldi. Però, importanti proprietà fondamentali dei materiali sono difficili da misurare, a causa della loro complessità, morfologia appuntita, che è fondamentale per i miglioramenti sul campo che rendono interessanti le nanostelle. Tipicamente, proprietà delle nanostelle come volume, superficie, e il coefficiente di estinzione sono semplicemente stimati utilizzando un metodo altamente semplificato, rappresentazione trattabile, ma spesso imprecisa, della morfologia. In questo lavoro, gli utenti del Center for Functional Nanomaterials (CFN) della Rutgers University e il personale CFN hanno ideato un nuovo metodo per calcolare queste proprietà fondamentali dei materiali, utilizzando l'alta risoluzione, Informazioni topografiche 3D su singole nanostelle come input per calcoli di volume agli elementi finiti, superficie, e coefficiente di estinzione dipendente dalla morfologia. Hanno ottenuto morfologie 3-D con la tomografia STEM. Questo nuovo metodo promette di stimare i parametri dipendenti dalla forma di complesse nanostrutture di qualsiasi forma e composizione arbitraria, altamente rilevante per materiali e dispositivi plasmonici.