11.07.2022 • NanophysikMagnetismusOptik

Schwache magnetische Felder können Goldnanostäbe ausrichten

Ausrichtung ohne Störung oder Beeinflussung der optischen Eigenschaften.

Goldnanostäbe sind von besonderem Interesse, weil sie Licht definierter Wellen­längen stark streuen und absorbieren, was sie für Anwendungen beispiels­weise in der medizi­nischen Bildgebung, in Sensor­anwendungen und anderen Technologie­bereichen prädestiniert. Die Anpassung der Dimension der Gold­nano­stäbe ermöglicht die Kontrolle der Wellen­längen­bereiche von absorbiertem und gestreutem Licht. Ein inter­natio­nales Forscher­team hat jetzt eine neue Methode entwickelt, die es erlaubt, Gold­nano­stäbe unter Erhalt von deren optischer Eigen­schaften in magnetischen Feldern auszu­richten. Das eröffnet eine weitere Möglich­keit, die Wellen­längen­bereiche gezielt zu modulieren.

Abb.: Elektronen­mikro­sko­pische Auf­nahme von mit...
Abb.: Elektronen­mikro­sko­pische Auf­nahme von mit Eisen­oxid­nano­par­tikeln deko­rierten Gold­nano­stäben und deren Aus­rich­tung im Magnet­feld. (Bild: M. H. Rizvi, NCSU)

„Anders ausgedrückt: Indem wir die Ausrichtung der Nanostäbe beeinflussen können, erzielen wir eine verbesserte Kontrolle über deren optische Eigenschaften,” sagt Joe Tracy von der North Carolina State University, „und die erreichte Ausrichtung über magnetische Felder ermöglicht uns diese Art von Kontrolle ohne direkten Kontakt mit den Nanostäben.”

Bei ihrer Methode verwenden die Wissen­schaftler zwei verschiedene Suspensionen von Gold­nano­stäben einer­seits und Eisen­oxid­nano­partikeln anderer­seits. Durch Mischung dieser Suspensionen wird eine Bindung der Eisen­oxid­nano­teilchen auf der Oberfläche der Gold­nano­stäbe erzielt. Diese „dekorierten” Gold­nano­stäbe können dann bereits in einem vergleichs­weise schwachen magnetischen Feld ausgerichtet werden.

„In unserer Studie haben wir untersucht, was während dieses Prozesses passiert und wie gut das funktioniert,” sagt Tracy. „Wir haben gezeigt, dass wir die Gold­nano­stäbe ausrichten können, ohne deren optische Eigenschaften zu stören oder negativ zu beeinflussen.”

„Außerdem haben die verwendeten Nanostäbe das kleinste bekannte Länge-zu-Dicke-Verhältnis unter allen bisher in der Literatur beschriebenen elongierten Nanoteilchen, die nach Dekoration mit Eisen­oxid­nano­partikeln im magnetischen Feldern ausgerichtet wurden,” ergänzt dein Kollege Mehedi Hasan Rizvi. „Damit unser Ansatz funktioniert, musste das System hinsichtlich zahlreicher Aspekte wie der Dimension der Gold­nano­stäbe und Eisen­oxid­nano­partikel und deren Zahlen­verhältnis optimiert werden,” sagt Rizvi.

„Momentan untersuchen wir Anwendungs­möglich­keiten im Bereich der Bildgebung“, so Tracy, „für welche die multi­funktio­nellen Eigen­schaften von magnetischen modifi­zierten Gold­nano­stäben vorteil­haft sind.“

IPF / RK

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