Плазмонные наночастицы серебра приближают ультрабыстрое детектирование отдельных молекул

Обнаружение ультранизких концентраций веществ требует устройств, способных обеспечить сверхбыструю обработку информации и высокие пределы обнаружения. Плазмонные металлические наночастицы, особенно из золота и серебра, обладают значительным потенциалом для быстрого обнаружения веществ вплоть до уровня отдельных молекул.

Эта способность обусловлена так называемым "локальным поверхностным плазмонным резонансом". Это свойство заставляет наночастицы эффективно поглощать и рассеивать свет при воздействии электромагнитного излучения. Сужение поля, или "горячей точки", между наночастицами, где улавливается неизвестное вещество, позволяет получать точную информацию, недоступную другими методами детектирования.

Новое исследование продвинуло наночастицы серебра к цели детектирования одиночных молекул. Работа, выполненная Насрин Хушманд и Мостафой Эль-Саидом (старшим научным сотрудником и профессором Школы химии и биохимии соответственно), была недавно опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Используя новые модели связи между наночастицами, исследователи добились более узких "горячих точек" с зазором всего 2 нанометра. Для металлических наночастиц с острыми краями свет может быть сильно локализован вокруг углов. Следовательно, серебряные нанокубы в конфигурации "ребро к ребру" с зазором в 2 нанометра дают значительно более высокий плазмонный отклик, то есть поглощают, а затем рассеивают свет между соседними частицами быстрее и эффективнее, чем другие конфигурации.

"Эти частицы могут использоваться в поверхностно-усиленной спектроскопии для создания более чувствительных оптических сенсоров, которые имеют множество применений, включая спектроскопию одиночных молекул, биомедицинские и сверхбыстрые оптоэлектронные приложения", — говорит Хушманд. "Например, для выявления следовых количеств опасных материалов в сфере безопасности или для мониторинга в реальном времени характеристик биомолекулярных образцов в биосенсорике это открытие открывает новые возможности для преодоления ограничений обычных датчиков, используемых сейчас для таких измерений".