Una spinta di vitamina C ha aiutato gli scienziati della Rice University a trasformare piccoli nanotubi d'oro in sottili nanofili d'oro.

Comune, l'acido ascorbico delicato è la salsa non così segreta che ha aiutato il laboratorio Rice del chimico Eugene Zubarev a coltivare lotti puri di nanofili da nanotubi tozzi senza gli inconvenienti delle tecniche precedenti.

"Non c'è una novità di per sé nell'usare la vitamina C per realizzare nanostrutture d'oro perché ci sono molti esempi precedenti, " ha detto Zubarev. "Ma la riduzione lenta e controllata ottenuta dalla vitamina C è sorprendentemente adatta a questo tipo di chimica nella produzione di nanofili extra lunghi".

I dettagli del lavoro appaiono sulla rivista dell'American Chemical Society ACS Nano .

I nanotubi del laboratorio Rice hanno uno spessore di circa 25 nanometri all'inizio del processo e rimangono tali mentre la loro lunghezza cresce fino a diventare lunghi nanofili. Sopra 1, 000 nanometri di lunghezza, gli oggetti sono considerati nanofili, e questo conta. Il rapporto di aspetto dei fili - lunghezza su larghezza - determina come assorbono ed emettono luce e come conducono gli elettroni. In combinazione con le proprietà metalliche intrinseche dell'oro, che potrebbero aumentare il loro valore per il rilevamento, diagnostico, immagini e applicazioni terapeutiche.

Zubarev e l'autore principale Bishnu Khanal, un alunno di chimica del riso, sono riusciti a far andare le loro particelle ben oltre la transizione da nanorod a nanowire, teoricamente a lunghezza illimitata.

I ricercatori hanno anche dimostrato che il processo è completamente controllabile e reversibile. Ciò consente di produrre nanofili di qualsiasi lunghezza desiderata, e quindi la configurazione desiderata per applicazioni elettroniche o di manipolazione della luce, specialmente quelli che coinvolgono plasmoni, l'oscillazione innescata dalla luce degli elettroni sulla superficie di un metallo.

La risposta plasmonica dei nanofili può essere sintonizzata per emettere luce dal visibile all'infrarosso e teoricamente ben oltre, a seconda delle loro proporzioni.

Il processo è lento, quindi ci vogliono ore per far crescere un nanofilo lungo un micron. "In questo documento, abbiamo riportato solo strutture fino a 4-5 micron di lunghezza, " ha detto Zubarev. "Ma stiamo lavorando per realizzare nanofili molto più lunghi".

Il processo di crescita sembrava funzionare solo con nanobarre d'oro gemellate pentaedricamente, che contengono cinque cristalli collegati. Queste aste a cinque lati - "Pensa a una matita, ma con cinque lati invece di sei, " ha detto Zubarev:sono stabili lungo le superfici piane, ma non alle punte.

"Le punte hanno anche cinque facce, ma hanno una diversa disposizione degli atomi, " disse. "L'energia di quegli atomi è leggermente inferiore, e quando vi si depositano nuovi atomi, non migrano da nessun'altra parte."

Ciò impedisce ai fili in crescita di aumentare di circonferenza. Ogni atomo aggiunto aumenta la lunghezza del filo, e quindi il rapporto di aspetto.

Le punte reattive dei nanorod ricevono aiuto da un tensioattivo, CTAB, che ricopre le superfici piane dei nanorod. "Il tensioattivo forma un molto denso, doppio strato stretto sui lati, ma non può coprire efficacemente le punte, " ha detto Zubarev.

Ciò lascia le punte aperte a una reazione di ossidazione o riduzione. L'acido ascorbico fornisce elettroni che si combinano con ioni d'oro e si depositano sulle punte sotto forma di atomi d'oro. E a differenza dei nanotubi di carbonio in una soluzione che si aggrega facilmente, i nanofili mantengono la distanza l'uno dall'altro.

"La caratteristica più preziosa è che si tratta di un vero allungamento unidimensionale delle nanobarre in nanofili, " ha detto Zubarev. "Non cambia il diametro, quindi in linea di massima possiamo prendere piccole canne con un allungamento di forse due o tre e allungarle fino a 100 volte la lunghezza."

Ha detto che il processo dovrebbe applicarsi ad altri nanotubi di metallo, compreso l'argento.