Un regain de vitamine C a aidé les scientifiques de l'Université Rice à transformer de petites nanotiges d'or en nanofils d'or fins.

Commun, L'acide ascorbique doux est la sauce pas si secrète qui a aidé le laboratoire Rice du chimiste Eugene Zubarev à produire des lots purs de nanofils à partir de nanotiges trapues sans les inconvénients des techniques précédentes.

"Il n'y a pas de nouveauté en soi dans l'utilisation de la vitamine C pour fabriquer des nanostructures d'or car il existe de nombreux exemples précédents, ", a déclaré Zubarev. "Mais la réduction lente et contrôlée obtenue par la vitamine C est étonnamment adaptée à ce type de chimie dans la production de nanofils extra-longs."

Les détails des travaux apparaissent dans le journal de l'American Chemical Society ACS Nano .

Les nanotiges du laboratoire Rice ont une épaisseur d'environ 25 nanomètres au début du processus – et le restent pendant que leur longueur augmente pour devenir de longs nanofils. Au-dessus de 1, 000 nanomètres de longueur, les objets sont considérés comme des nanofils, et ça compte. Le rapport hauteur/largeur des fils – longueur sur largeur – dicte comment ils absorbent et émettent la lumière et comment ils conduisent les électrons. Combiné avec les propriétés métalliques inhérentes de l'or, qui pourraient augmenter leur valeur pour la détection, diagnostique, imagerie et applications thérapeutiques.

Zubarev et l'auteur principal Bishnu Khanal, un ancien élève de la chimie du riz, ont réussi à faire passer leurs particules bien au-delà du passage du nanotige au nanofil, théoriquement à une longueur illimitée.

Les chercheurs ont également montré que le processus est entièrement contrôlable et réversible. Cela permet de réaliser des nanofils de n'importe quelle longueur souhaitée, et donc la configuration souhaitée pour les applications électroniques ou manipulant la lumière, en particulier ceux qui impliquent des plasmons, l'oscillation d'électrons déclenchée par la lumière sur la surface d'un métal.

La réponse plasmonique des nanofils peut être réglée pour émettre de la lumière du visible à l'infrarouge et théoriquement bien au-delà, en fonction de leurs proportions.

Le processus est lent, il faut donc des heures pour faire pousser un nanofil d'un micron de long. "Dans ce document, nous n'avons signalé que des structures jusqu'à 4 à 5 microns de longueur, ", a déclaré Zubarev. "Mais nous travaillons à fabriquer des nanofils beaucoup plus longs."

Le processus de croissance n'a semblé fonctionner qu'avec des nanotiges d'or jumelées de manière pentaédrique, qui contiennent cinq cristaux liés. Ces tiges à cinq côtés - "Pensez à un crayon, mais avec cinq côtés au lieu de six, " a déclaré Zubarev - sont stables le long des surfaces planes, mais pas aux pointes.

"Les conseils ont aussi cinq visages, mais ils ont un arrangement différent d'atomes, " dit-il. " L'énergie de ces atomes est légèrement inférieure, et quand de nouveaux atomes s'y déposent, ils ne migrent nulle part ailleurs."

Cela empêche les fils en croissance de gagner de la circonférence. Chaque atome ajouté augmente la longueur du fil, et donc le rapport hauteur/largeur.

Les pointes réactives des nanotiges sont aidées par un tensioactif, CTAB, qui recouvre les surfaces planes des nanotiges. "Le tensioactif forme un très dense, bicouche serrée sur les côtés, mais il ne peut pas couvrir les pourboires efficacement, ", a déclaré Zubarev.

Cela laisse les pointes ouvertes à une réaction d'oxydation ou de réduction. L'acide ascorbique fournit des électrons qui se combinent avec les ions d'or et se déposent aux extrémités sous forme d'atomes d'or. Et contrairement aux nanotubes de carbone dans une solution qui s'agrègent facilement, les nanofils se tiennent à distance les uns des autres.

"La caractéristique la plus précieuse est qu'il s'agit vraiment d'un allongement unidimensionnel de nanotiges en nanofils, " a déclaré Zubarev. " Cela ne change pas le diamètre, donc en principe, nous pouvons prendre de petites tiges avec un rapport d'aspect de peut-être deux ou trois et les allonger jusqu'à 100 fois la longueur."

Il a déclaré que le processus devrait s'appliquer à d'autres nanotiges métalliques, y compris l'argent.