У золотых наностержней есть множество потенциальных применений, потому что они обладают поверхностным плазмонным резонансом, то есть они могут поглощать и рассеивать свет. И, управляя размерами наностержней, в частности их соотношением сторон (или длиной, деленной на ширину), вы можете контролировать длину волны света, которую они поглощают.«Эта характеристика делает золотые наностержни привлекательными для использования в катализе, защитных материалах и в ряде биомедицинских приложений, таких как диагностика, визуализация и лечение рака», — говорит Джо Трейси, исследователь материаловедения и инженерии в штате Северная Каролина, который является старшим автором книги недавняя статья об улучшенной технике.Золотые наностержни эффективны для фототермического нагрева, процесса преобразования поглощенного света в тепло.
Однако, если на золотые наностержни попадает слишком много света, они могут потерять форму стержня и превратиться в сферы, теряя свои желаемые оптические свойства.Один из способов помочь золотым наностержням сохранить свою форму во время фототермического нагрева — это покрыть их оболочкой из диоксида кремния, которая ограничивает наностержни их первоначальной формой, но позволяет свету проходить через них.
Для различных применений важно иметь возможность контролировать толщину оболочки. С тонкими оболочками изменение размера наностержней минимально, и золотые наностержни все еще могут упаковываться в плотные сборки.
С другой стороны, более толстые оболочки могут действовать как буферы, не позволяя наностержням собираться вместе и защищая их от окружающей среды.Оболочки из диоксида кремния также обеспечивают поверхность, которую можно функционализировать с помощью хорошо изученных химических методов. Например, оболочки могут быть функционализированы для флуоресценции в присутствии определенных белков или для нацеливания на опухоли.«Оболочки из диоксида кремния обладают множеством преимуществ — и наш модифицированный подход к покрытию золотых наностержней оболочками из диоксида кремния имеет два очевидных преимущества», — говорит Трейси.
«Во-первых, мы продемонстрировали, что наша техника может применяться в больших масштабах — до 190 миллиграммов», — говорит Трейси. «Во-вторых, мы предлагаем улучшенный контроль толщины оболочки. Мы можем последовательно создавать однородные оболочки толщиной всего 2 нанометра».Модифицированная методика состоит из двух этапов.«Сначала мы применяем реагент под названием TEOS к золотым наностержням в растворе», — говорит Вэй-Чен Ву, доктор философии. студент лаборатории Трейси и ведущий автор статьи. «Оказавшись в растворе, TEOS начинает формировать кремнеземную оболочку на наностержнях.
Затем мы вводим в раствор другой реагент, называемый PEG-силаном. Это останавливает рост толщины оболочки».