Die Technik ermöglicht es Forschern, Gold-Nanostäbe mithilfe von Magnetfeldern auszurichten

Ein internationales Forscherteam hat eine Technik demonstriert, die es ihnen ermöglicht, Gold-Nanostäbchen mithilfe von Magnetfeldern auszurichten, während die zugrunde liegenden optischen Eigenschaften der Gold-Nanostäbchen erhalten bleiben.

„Gold-Nanostäbchen sind von Interesse, weil sie bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbieren und streuen können, was sie für den Einsatz in Anwendungen wie biomedizinischer Bildgebung, Sensoren und anderen Technologien attraktiv macht“, sagt Joe Tracy, korrespondierender Autor eines Artikels über die Arbeit und a Professor für Materialwissenschaft und -technik an der North Carolina State University.

Es ist möglich, die Wellenlängen des absorbierten und gestreuten Lichts abzustimmen, indem man die Abmessungen der Goldnanostäbchen verändert. Die magnetische Steuerung ihrer Ausrichtung macht es möglich, weiter zu steuern und zu modulieren, auf welche Wellenlängen die Nanostäbchen reagieren.

„Mit anderen Worten, wenn Sie die Ausrichtung von Gold-Nanostäbchen steuern können, haben Sie eine größere Kontrolle über ihre optischen Eigenschaften“, sagt Tracy. „Und die Verwendung von Magnetfeldern zur Steuerung dieser Ausrichtung bedeutet, dass Sie die Ausrichtung steuern können, ohne die Nanostäbe tatsächlich zu berühren.“

In ihrer Technik synthetisieren die Forscher separate Lösungen von Gold-Nanostäbchen und Eisenoxid-Nanopartikeln. Das Mischen der Lösungen treibt die Anordnung der Eisenoxid-Nanopartikel auf der Oberfläche der Gold-Nanostäbchen voran. Die resultierenden „beschichteten“ Nanostäbchen können dann mit einem schwachen Magnetfeld gesteuert werden.

„Wir haben charakterisiert, was während dieses Prozesses passiert und wie gut er funktioniert“, sagt Tracy. „Wir haben gezeigt, dass wir die Nanostäbchen in Ausrichtung bringen können und dass der Prozess die optischen Eigenschaften der Gold-Nanostäbchen nicht negativ beeinflusst.“

„Außerdem haben diese Nanostäbchen nach unserem besten Wissen das kleinste Seitenverhältnis aller länglichen Nanopartikel, die mit Eisenoxid-Nanopartikeln ‚dekoriert‘ und mithilfe von Magnetfeldern ausgerichtet wurden“, sagt Mehedi Rizvi, Erstautor der Arbeit und a Ph.D. Student an der NC State.

„Damit diese Technik funktioniert, mussten wir viele Aspekte des Systems optimieren, darunter die Abmessungen der Gold-Nanostäbchen, die Größe der Eisenoxid-Nanopartikel und die relativen Konzentrationen von Nanostäbchen und Nanopartikeln in Lösung“, Sagt Rizvi.

„Wir sind derzeit dabei, potenzielle Anwendungen in der Bildgebung auf der Grundlage der multifunktionalen Eigenschaften von magnetisch beschichteten Gold-Nanostäbchen zu erforschen“, sagt Tracy.