p Cientistas da Rice University descobriram como alterar sutilmente a estrutura interna de nanobastões semi-ocos de uma forma que altera a forma como eles interagem com a luz, e porque as mudanças são reversíveis, o método poderia formar a base de uma mudança em nanoescala com enorme potencial. p "Não é 0-1, é 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10, "disse a cientista de materiais do arroz Emilie Ringe, cientista-chefe do projeto, que é detalhado no jornal American Chemical Society Nano Letras . "Você pode diferenciar entre vários estados plasmônicos em uma única partícula. Isso dá a você uma espécie de versão analógica dos estados quânticos, mas em um maior, escala mais acessível. "

p Ringe e seus colegas usaram um feixe de elétrons para mover prata de um local para outro dentro de nanopartículas de ouro e prata, algo como um Etch A Sketch em nanoescala. O resultado é um switch ótico reconfigurável que pode formar a base para um novo tipo de memória de computador de múltiplos estados, sensor ou catalisador.

p Com cerca de 200 nanômetros de comprimento, 500 das hastes de metal colocadas de ponta a ponta cobririam a largura de um fio de cabelo humano. Contudo, eles são grandes em comparação com os circuitos integrados modernos. Seus recursos de vários estados os tornam mais como códigos de barras reprogramáveis ​​do que simples bits de memória, ela disse.

p "Ninguém foi capaz de mudar reversivelmente a forma de uma única partícula com o nível de controle que temos, então estamos muito animados com isso, "Ringe disse.

p Alterar a estrutura interna de uma nanopartícula também altera sua resposta plasmônica externa. Plasmons são ondulações elétricas que se propagam pela superfície de materiais metálicos quando excitadas pela luz, e suas oscilações podem ser facilmente lidas com um espectrômetro - ou até mesmo com o olho humano - conforme interagem com a luz visível.

p Os pesquisadores do Rice descobriram que podiam reconfigurar núcleos de nanopartículas com extrema precisão. Isso significa que as memórias feitas de nanobastões não precisam ser apenas liga-desliga, Ringe disse, porque uma partícula pode ser programada para emitir muitos padrões plasmônicos distintos.

p A descoberta aconteceu quando Ringe e sua equipe, que gerencia o laboratório avançado de microscopia eletrônica de Rice, foram questionados por seu colega e co-autor Denis Boudreau, um professor da Universidade Laval em Quebec, para caracterizar nanobastões ocos feitos principalmente de ouro, mas contendo prata.

p "A maioria das nanoconchas tem vazamento, - Ringe disse. - Eles têm orifícios. Mas percebemos que esses nanobastões não apresentavam defeitos e continham bolsões de água que ficaram presos no interior quando as partículas foram sintetizadas. Pensamos:temos algo aqui. "

p Ringe e o principal autor do estudo, Sadegh Yazdi, cientista pesquisador de arroz, rapidamente percebeu como eles podem manipular a água. "Obviamente, é difícil fazer química lá, porque você não pode colocar moléculas em uma nanoconcha selada. Mas poderíamos colocar elétrons em, " ela disse.

p Focar um feixe de elétrons subnanômetro na cavidade interior dividiu a água e inseriu elétrons solvatados - elétrons livres que podem existir em uma solução. "Os elétrons reagiram diretamente com os íons de prata na água, puxando-os para a viga para formar prata, "Ringe disse. O líquido agora pobre em prata afastou-se do feixe, e seus íons de prata foram reabastecidos por uma reação de subprodutos da divisão da água com a prata sólida em outras partes da haste.

p "Na verdade, estávamos movendo prata na solução, reconfigurando-o, "disse ela." Porque é um sistema fechado, não estávamos perdendo nada e não estávamos ganhando nada. Estávamos apenas mudando de lugar, e poderíamos fazer quantas vezes quiséssemos. "

p Os pesquisadores foram então capazes de mapear as propriedades de campo próximo induzidas por plasmon sem perturbar a estrutura interna - e foi quando eles perceberam as implicações de sua descoberta.

p "Fizemos diferentes formas dentro dos nanobastões, e porque nos especializamos em plasmonics, mapeamos os plasmons e acabou tendo um efeito muito bom, "Ringe disse." Basicamente, vimos diferentes distribuições de campo elétrico em diferentes energias para diferentes formas. "Os resultados numéricos fornecidos pelos colaboradores Nicolas Large da Universidade do Texas em San Antonio e George Schatz da Northwestern University ajudaram a explicar a origem dos modos e como a presença de um bolso cheio de água criou uma infinidade de plasmons, ela disse.

p O próximo desafio é testar nanoconchas de outras formas e tamanhos, e para ver se há outras maneiras de ativar seus potenciais de comutação. Ringe suspeita que os feixes de elétrons podem permanecer a melhor e talvez a única maneira de catalisar reações dentro das partículas, e ela está esperançosa.

p "Usar um feixe de elétrons não é tão tecnologicamente irrelevante quanto você pode pensar, "ela disse." Feixes de elétrons são muito fáceis de gerar. E sim, as coisas precisam estar no vácuo, mas fora isso, as pessoas geraram feixes de elétrons por quase 100 anos. Tenho certeza de que há 40 anos as pessoas diziam:'Você vai colocar um laser em um leitor de disco? Isso é louco!' Mas eles conseguiram fazer isso.

p "Não acho que seja inviável miniaturizar a tecnologia de feixe de elétrons. Os humanos são bons em mover elétrons e eletricidade. Descobrimos isso há muito tempo, "Ringe disse.

p A pesquisa deve despertar a imaginação dos cientistas que trabalham para criar máquinas e processos em nanoescala, ela disse.

p "Esta é uma unidade reconfigurável que você pode acessar com luz, "disse ela." Ler algo com luz é muito mais rápido do que ler com elétrons, então acho que isso vai chamar a atenção de pessoas que pensam sobre sistemas dinâmicos e pessoas que pensam em como ir além da nanotecnologia atual. Isso realmente abre um novo campo. "