Доза витамина С помогает расти золотым нанопроволокам

Повышение уровня витамина С помогло ученым Университета Райса превратить маленькие золотые наностержни в тонкие золотые нанопроволоки.

Обычная, мягкая аскорбиновая кислота — это не секретный соус, который помог рисовой лаборатории химика Евгения Зубарева вырастить чистые партии нанопроволок из пеньковых наностержней без недостатков предыдущих методов.

«Самого по себе новшества в использовании витамина С для создания наноструктур золота не существует, потому что есть много предыдущих примеров. Но медленное и контролируемое восстановление, достигаемое с помощью витамина С, неожиданно подходит для этого типа химии при производстве сверхдлинных нанопроводов».

 — сказал Зубарев.

Подробности работы опубликованы в журнале Американского химического общества ACS Nano («Химическая трансформация наностержней в нанопроволоки: обратимый рост и растворение анизотропных золотых наноструктур» ).

Золотые нанопроволоки

Золотые нанопроволоки, выращенные в лаборатории химика Райс-Университета Евгения Зубарева, обещают обеспечить настраиваемые плазмонные свойства для оптического и электронного применения. Провода можно контролируемо выращивать из наностержней или сокращать. (Изображение: Исследовательская группа Зубарева)

Наностержни лаборатории Райс имеют толщину около 25 нанометров в начале процесса — и остаются такими же, пока их длина увеличивается, превращаясь в длинные нанопроволоки. При длине свыше 1000 нанометров объекты считаются нанопроводами, и это имеет значение. Соотношение сторон проводов — длина по ширине — определяет, как они поглощают и испускают свет и как проводят электроны. В сочетании с металлическими свойствами, присущими золоту, это может повысить их ценность для сенсорных, диагностических, визуальных и терапевтических применений.

Зубарев и ведущий автор Бишну Ханал, выпускник факультета химии Университета Райса, сумели заставить свои частицы выйти далеко за рамки перехода от наностержня к нанопроводу, теоретически к неограниченной длине.

Исследователи также показали, что процесс полностью контролируемый и обратимый. Это позволяет получать нанопроволоки любой желаемой длины и, следовательно, желаемой конфигурации для электронных приложений или приложений, манипулирующих светом, особенно тех, которые включают плазмоны, вызванные светом колебания электронов на поверхности металла.

Плазмонный отклик нанопроволоки может быть настроен на излучение света от видимого к инфракрасному излучению и теоретически далеко за его пределами, в зависимости от их пропорций.
«Процесс медленный, поэтому для выращивания нанопроволоки длиной в микроны требуются часы. «В этой статье мы сообщили только о структурах длиной до 4–5 микрон. Но мы работаем над созданием гораздо более длинных нанопроводов».

— рассказывает Зубарев.
« Процесс роста, по-видимому, работает только с пентаэдрически двойниковыми золотыми наностержнями, которые содержат пять связанных кристаллов. Эти пятисторонние стержни — «Представьте карандаш, но с пятью сторонами вместо шести. У наконечников также пять граней, но они имеют различное расположение атомов. Энергия этих атомов немного ниже, и когда новые атомы осаждаются там, они не перемещаются куда-либо еще».

— сказал Зубарев.

Это удерживает растущие провода от обхвата. Каждый добавленный атом увеличивает длину провода и, следовательно, соотношение сторон.

Реактивные наконечники наностержней получают помощь от поверхностно-активного вещества CTAB, которое покрывает плоские поверхности наностержней. По словам ученого:

«Поверхностно-активное вещество образует очень плотный, плотный бислой по бокам, но оно не может эффективно покрывать кончики».

Это оставляет кончики открытыми для реакции окисления или восстановления. Аскорбиновая кислота обеспечивает электроны, которые соединяются с ионами золота и оседают на кончиках в форме атомов золота. И в отличие от углеродных нанотрубок в растворе, который легко агрегирует, нанопроволоки держатся на расстоянии друг от друга.

«Самая ценная особенность заключается в том, что это действительно одномерное удлинение наностержней до нанопроволоки. Это не меняет диаметр, поэтому, в принципе, мы можем взять маленькие стержни с соотношением сторон, может быть, два или три, и удлинить их в 100 раз».

— говорит Зубарев.

По его словам, этот процесс должен применяться к другим металлическим наностержням, включая серебро.

Источник: Университет Райс.

Перевод с сайта:www.nanowerk.com