Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont mis au point une méthode simple, moyen évolutif d'aligner les nanotiges d'or, particules ayant des propriétés optiques qui pourraient être utilisées pour les technologies émergentes d'imagerie biomédicale.

L'alignement des nanotiges d'or est important car ils réagissent différemment à la lumière, selon la direction dans laquelle les nanotiges sont pointées. Pour contrôler la réponse optique des nanotiges, les chercheurs veulent s'assurer que toutes les nanotiges sont alignées.

Les chercheurs de l'État de Caroline du Nord ont développé un moyen d'aligner les nanotiges d'or à l'aide de polymères électrofilés « nano/microfibres ». L'électrofilage est un moyen de produire des fibres, un polymère liquide étant déchargé d'une aiguille puis se solidifiant. Les chercheurs ont produit des fibres aussi fines que 40 nanomètres (nm) de diamètre et aussi épaisses que trois microns de diamètre - ainsi, nano/microfibres.

Les chercheurs ont mélangé les nanotiges d'or dans la solution de polymère, provoquant leur incorporation directe dans le polymère. Les nanotiges s'alignent lorsque les fibres se forment. La force subie par le polymère liquide lorsqu'il est émis par l'aiguille d'électrofilage crée des "lignes de courant" dans la solution de polymère.

"Les nanotiges sont forcées de s'aligner sur ces lignes de courant, comme des bûches dans une rivière qui s'alignent avec le courant, " dit le Dr Joe Tracy, professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'État de Caroline du Nord et co-auteur d'un article décrivant l'étude. "Et comme le polymère se solidifie, les nanotiges alignées sont verrouillées en place."

"Les efforts d'électrofilage à NC State sont de classe mondiale et ont produit une large gamme de matériaux nouveaux et fonctionnels, " ajoute le Dr Rich Spontak, professeur d'ingénierie chimique et biomoléculaire et de science et ingénierie des matériaux à l'État de Caroline du Nord et co-auteur de l'article. "Ce qui rend ce résultat vraiment excitant, c'est que l'alignement est multi-échelle, ou atteint simultanément à différentes échelles de longueur. Les nanotiges sont alignées à des dimensions nanométriques, alors que les fibres sont alignées à des échelles de longueur plus grandes."

Cette approche a été utilisée dans le passé pour aligner d'autres types de nanotiges, mais c'est la première fois que cela est fait avec des nanotiges d'or. "Au meilleur de nos connaissances, c'est aussi la première fois que des nanotiges de cette taille sont alignées dans des fibres électrofilées, " Tracy dit, se référant au fait que l'étude s'est concentrée sur des nanotiges relativement courtes.

Spécifiquement, les chercheurs ont utilisé des nanotiges avec un rapport d'aspect de 3,1. Par exemple, cela signifie qu'un nanotige mesurant 10 nm de large aurait 31 nm de long. Les nanotiges de l'étude mesuraient environ 49 nm de long.

Ce rapport hauteur/largeur est important, car cela affecte la façon dont les nanotiges interagissent avec la lumière - et, donc, leurs propriétés optiques.