Onderzoekers hebben een techniek verfijnd voor het coaten van gouden nanostaafjes met silicaschalen, waardoor ingenieurs grote hoeveelheden nanostaafjes kunnen maken en ze meer controle hebben over de dikte van de schaal. Gouden nanostaafjes worden onderzocht voor gebruik in een breed scala aan biomedische toepassingen, en deze vooruitgang maakt de weg vrij voor stabielere gouden nanostaafjes en voor het chemisch functionaliseren van het oppervlak van de schelpen.

Gouden nanostaafjes hebben veel potentiële toepassingen, omdat ze een oppervlakteplasmonresonantie hebben - wat betekent dat ze licht kunnen absorberen en verstrooien. En door de afmetingen van de nanostaafjes te regelen, specifiek hun aspectverhouding (of lengte gedeeld door breedte), je kunt de golflengte van het licht dat ze absorberen regelen.

"Deze eigenschap maakt gouden nanostaafjes aantrekkelijk voor gebruik in katalyse, veiligheidsmaterialen en een reeks biomedische toepassingen, zoals diagnostiek, in beeld brengen, en kankertherapie, " zegt Joe Tracy, een materiaalwetenschappelijke en technische onderzoeker bij NC State die senior auteur is van een recent artikel over de verbeterde techniek.

Gouden nanostaafjes zijn efficiënt voor fotothermische verwarming, het proces van het omzetten van geabsorbeerd licht in warmte. Als er te veel licht op gouden nanostaafjes schijnt, echter, ze kunnen hun staafvorm verliezen en in bollen veranderen, hun gewenste optische eigenschappen verliezen.

Een manier om gouden nanostaafjes te helpen hun vorm te behouden tijdens fotothermische verwarming, is door ze te bedekken met silica-omhulsels, die de nanostaafjes beperken tot hun oorspronkelijke vorm, maar licht doorlaten. Voor verschillende toepassingen, het is belangrijk om de schaaldiktes te kunnen controleren. Met dunne schelpen, de verandering in grootte van de nanostaafjes is minimaal, en de gouden nanostaafjes kunnen nog steeds in dichte assemblages worden verpakt. Anderzijds, dikkere schelpen kunnen fungeren als buffers, voorkomen dat nanostaafjes dicht bij elkaar komen en ze afschermen van hun omgeving.

Silicaschelpen bieden ook een oppervlak dat kan worden gefunctionaliseerd met behulp van goed begrepen chemische technieken. Bijvoorbeeld, de schillen zouden kunnen worden gefunctionaliseerd om te fluoresceren in de aanwezigheid van specifieke eiwitten of om tumoren te targeten.

"De silica-omhulsels bieden meerdere voordelen - en onze aangepaste benadering van het coaten van gouden nanostaafjes met silica-omhulsels heeft twee duidelijke voordelen, ' zegt Tracy.

"Eerst, we hebben aangetoond dat onze techniek op grote schaal kan worden uitgevoerd - tot 190 milligram, ' zegt Tracy. 'Ten tweede, we bieden verbeterde controle over de schaaldikte. We kunnen consistent uniforme schelpen maken die zo dun zijn als 2 nanometer."

De gewijzigde techniek heeft twee stappen.

"Eerst passen we een reagens genaamd TEOS toe op de gouden nanostaafjes in oplossing, " zegt Wei-Chen Wu, een doctoraat student in Tracy's lab en hoofdauteur van het artikel. "Eenmaal opgelost, de TEOS begint een siliciumschil op de nanostaafjes te vormen. Vervolgens introduceren we een ander reagens genaamd PEG-silaan in de oplossing. Dit voorkomt dat de schaal dikker wordt."