(PhysOrg.com) - Eles se parecem com 2 por 4, mas os materiais que estão sendo criados em um laboratório da Rice University são mais adequados para construção com luz.

O pesquisador Jason Hafner os chama de "nanobelts, "tiras microscópicas de ouro que poderiam se tornar parte de sensores altamente sintonizáveis ​​ou dispositivos nanomédicos.

Hafner, um professor associado de física e astronomia e de química, e seus colegas relataram sua descoberta online esta semana no jornal American Chemical Society Nano Letras .

Nanobelts representam uma maneira única de manipular a luz em escala microscópica. Eles se juntam a nanopartículas menores como nanobastões e nanoconchas de ouro que podem ser ajustados para absorver luz fortemente em certos comprimentos de onda e, em seguida, direcionar a luz ou emiti-la em direções específicas.

O efeito é devido aos plasmons de superfície, que ocorrem quando elétrons livres em um metal ou dielétrico dopado interagem fortemente com a luz. Quando solicitado por um laser, o sol ou outra fonte de energia, eles oscilam como ondulações em um lago e reemitem energia na forma de luz ou calor. Eles são o foco de muitas pesquisas por seus benefícios potenciais em aplicações biomédicas, sensoriamento molecular e microeletrônica.

Nanobelts são únicos porque as ondas plasmônicas ocorrem em toda a sua largura, não ao longo de seu comprimento, Hafner disse. "Minha intuição diz que isso não é provável. Por que você obteria uma ressonância nítida na direção curta quando os elétrons podem ser longos? Mas é o que acontece."

Nanobelts espalham luz em um determinado comprimento de onda (ou cor), dependendo da proporção de suas seções transversais - largura dividida pela altura. Isso os torna altamente ajustáveis, Hafner disse, controlando essa proporção de aspecto.

Ele foi rápido em apontar que seu laboratório não fez os primeiros nanobelts de ouro. "Primeiramente, pesquisamos na literatura uma maneira de fazer uma estrutura que pudesse ter uma ressonância nítida, porque queríamos um grande aprimoramento de campo, " ele disse, referindo-se a uma técnica que ele usa para caracterizar o efeito do ambiente local nas emissões de nanopartículas.

A equipe encontrou o que procurava em um artigo de Langmuir de 2008, escrito por uma equipe da Universidade de Pequim. “Eles fizeram a mesma estrutura, mas eles não olharam muito atentamente para as propriedades ópticas, "disse ele." Eles fizeram um belo trabalho para descobrir a estrutura do cristal e a direção do crescimento, e eles demonstraram o uso de nanobelts na catálise.

"Assim que olhamos para a amostra em um microscópio de campo escuro, vimos cores instantaneamente. Nós simplesmente não podíamos acreditar. "

Hafner, um ex-aluno do Rice de 1996 que estudou com o ganhador do Nobel Richard Smalley, disse que o crescimento de nanobelts é um processo lento. Demora 12 horas para sintetizar um lote de nanobelts, que parecem crescer em clusters de um núcleo central.

A equipe desenvolveu nanocelts de até 100 mícrons de comprimento, que variam de seções transversais quadradas básicas - 25 por 25 nanômetros - a achatadas, com 100 nanômetros de largura por 17 nanômetros de altura. Eles descobriram que quanto mais plano o nanocinto, quanto mais a luz dispersa mudou para o vermelho.

"As pessoas estudaram os elétrons que se movem por muito tempo nesses tipos de materiais, mas quando eles ficam muito longos, as ressonâncias desaparecem do visível e os picos se tornam tão amplos que não há mais ressonâncias nítidas, "Hafner disse." Vamos atravessar o nano-cinto, então o comprimento não importa. O nanobelt pode ter um metro de comprimento e ainda mostrar uma ressonância de plasmon nítida. "

Os co-autores do artigo são estudantes de graduação Lindsey Anderson, Courtney Payne e Yu-Rong Zhen e Peter Nordlander, um professor de física e astronomia e em engenharia elétrica e da computação.