Des ajustements aux molécules contenant du soufre ont permis aux chercheurs de contrôler avec précision la croissance des nanofils d'or, qui sont potentiellement utiles dans diverses applications, y compris les biocapteurs et la catalyse.

Les molécules de ligand sont utilisées pour empêcher les nanostructures de devenir trop grandes, ou former des formes indésirables. Suzhu Yu de l'Institut de technologie de fabrication A*STAR de Singapour et ses collègues avaient déjà découvert que des molécules contenant du soufre appelées thiols, qui se lient à l'or, pourrait être utilisé pour faire croître des nanofils d'or très minces. Maintenant, ils ont étudié comment exactement ces thiols font leur travail, et montré que différents types de thiols peuvent affiner la forme et la taille des nanofils.

Les chercheurs ont attaché des particules d'or de quelques nanomètres de large à une plaquette de silicium, puis plongé cet assemblage dans une solution contenant un composé d'or, un ligand thiol, et un agent réducteur qui a généré des atomes d'or. Lorsqu'ils ont utilisé un ligand appelé acide 4-mercaptobenzoïque (4-MBA), les nanoparticules ont fait germer une forêt de nanofils d'or de 6 nanomètres de diamètre et d'environ 1 micromètre de long en 15 minutes (voir image).

Le ligand se lie fortement à toute partie exposée du nanofil d'or, et les interactions entre les molécules de ligand les maintiennent densément emballées sur la surface du fil. Cela empêche les atomes d'or en solution de coller aux côtés du fil, de sorte qu'ils ne rejoignent le fil en croissance qu'à la jonction entre le fil et la plaquette. Par conséquent, le nanofil d'or pousse comme un cheveu qui pousse d'un follicule, plutôt que de former une sphère. "Ce mécanisme de croissance de surface active est fondamentalement différent des autres stratégies de croissance de nanofils d'or, " dit Yu.

Changer la position des groupes chimiques dans le ligand a également eu un effet dramatique sur la croissance des nanofils. En 4-MBA, le groupe thiol est du côté opposé de la molécule à un groupe acide carboxylique. Si ces groupes sont côte à côte, comme en 2-MBA, l'acide carboxylique interfère avec le tassement des ligands autour du nanofil, permettant aux atomes d'or de se faufiler à travers et de former court, nanostructures grumeleuses. Un mélange de ligands 4-MBA et 3-MBA a permis à certains atomes d'or de coller aux côtés de la nanostructure au fur et à mesure de sa croissance, créer un nanofil effilé. Un autre ligand, 2-naphtalènethiol, a rendu le nanofil d'or extrêmement hydrofuge, une propriété potentiellement utile dans les surfaces fonctionnelles.

L'équipe espère utiliser cette approche pour fabriquer d'autres nanostructures en or, et explorer comment ils peuvent être utilisés comme électrodes à haut rendement dans les capteurs flexibles, ou comme catalyseurs pour transformer le dioxyde de carbone en produits utiles.