Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een eenvoudige, schaalbare manier om gouden nanostaafjes uit te lijnen, deeltjes met optische eigenschappen die kunnen worden gebruikt voor opkomende biomedische beeldvormingstechnologieën.

Het uitlijnen van gouden nanostaafjes is belangrijk omdat ze anders op licht reageren, afhankelijk van de richting waarin de nanostaafjes zijn gericht. Om de optische respons van de nanostaafjes te regelen, onderzoekers willen ervoor zorgen dat alle nanostaafjes zijn uitgelijnd.

De NC State-onderzoekers ontwikkelden een manier om de gouden nanostaafjes uit te lijnen met behulp van elektrospun-polymeer "nano/microvezels". Electrospinning is een manier om vezels te produceren, waarbij een vloeibaar polymeer uit een naald wordt afgevoerd en vervolgens stolt. De onderzoekers produceerden vezels zo dun als 40 nanometer (nm) in diameter en zo dik als drie micron in diameter - dus, nano/microvezels.

De onderzoekers mengden de gouden nanostaafjes in de polymeeroplossing, waardoor ze direct in het polymeer worden opgenomen. De nanostaafjes worden uitgelijnd wanneer de vezels zich vormen. De kracht die het vloeibare polymeer ondervindt wanneer het wordt uitgestoten door de elektrospinnaald, creëert "stroomlijnen" in de polymeeroplossing.

"De nanostaafjes worden gedwongen op één lijn te komen met deze stroomlijnen, als boomstammen in een rivier die in lijn met de stroming zwaaien, " zegt Dr. Joe Tracy, een assistent-professor materiaalkunde en engineering bij NC State en co-auteur van een paper waarin de studie wordt beschreven. "En als het polymeer stolt, de uitgelijnde nanostaafjes zijn op hun plaats vergrendeld."

"Electrospinning-inspanningen bij NC State zijn van wereldklasse en hebben een breed scala aan nieuwe en functionele materialen opgeleverd, " voegt Dr. Rich Spontak toe, een professor in chemische en biomoleculaire engineering en materiaalwetenschappen en engineering bij NC State en co-auteur van papier. "Wat dit resultaat echt opwindend maakt, is dat de uitlijning multischaal is, of gelijktijdig bereikt op verschillende lengteschalen. De nanostaafjes zijn uitgelijnd op nanoschaaldimensies, terwijl de vezels zijn uitgelijnd op grotere lengteschalen."

Deze benadering is in het verleden gebruikt om andere soorten nanostaafjes uit te lijnen, maar dit is de eerste keer dat het is gedaan met gouden nanostaafjes. "Voor zover wij weten, dit is ook de eerste keer dat nanostaafjes van deze grootte zijn uitgelijnd in elektrospun vezels, "Tracy zegt, verwijzend naar het feit dat de studie zich richtte op relatief korte nanostaafjes.

specifiek, de onderzoekers gebruikten nanostaafjes met een beeldverhouding van 3,1. Bijvoorbeeld, dat betekent dat een nanostaafje van 10 nm breed 31 nm lang zou zijn. De nanostaafjes in het onderzoek waren ongeveer 49 nm lang.

Deze beeldverhouding is belangrijk, omdat het invloed heeft op de manier waarop de nanostaafjes met licht omgaan - en, daarom, hun optische eigenschappen.