Nanopartikelbilleddannelse:En resonansforbedring

Raman -spektroskopi er en kraftfuld teknik til analyse af atomstruktur baseret på den uelastiske spredning af lys fra molekyler, med forskellige anvendelser, herunder medicinsk billeddannelse og kemisk sensing. Forskere har fundet ud af, at nanostrukturer kan øge effekten af ​​Raman -spredning og dermed forbedre følsomheden af ​​Raman -teknikken. Akustiske vibrationer kan give yderligere forstærkning af Raman -spredningseffekten ved spændende kollektive elektronoscillationer, kendt som overfladeplasmoner, der bidrager til lysspredning. I særdeleshed, det har vist sig, at spredning kan intensiveres ved vibrerende nanopartikler sammen med specialbyggede resonatorer, men indtil nu har der været en begrænset forståelse af de interaktioner, der opstår under sådanne vibrationer.

Sudhiranjan Tripathy og kolleger fra A*STAR Institute of Material Research and Engineering, samarbejde med Adnen Mlayah og kolleger fra National Center for Scientific Research (CNRS) i Frankrig, har nu opdaget, hvordan interaktioner mellem overfladeplasmonerne produceret af en triade af guld nanodiscs og akustiske vibrationer i sfæriske guld nanopartikler kan forbedre Raman spredningseffekter.

”Vi undersøgte de dynamiske egenskaber ved metalliske nanoskalaobjekter, ”Siger Tripathy. "Koblingsmekanismerne mellem akustiske vibrationer og overfladeplasmoner er ikke godt forstået og skal undersøges både teoretisk og eksperimentelt, så vi fokuserede på dette område, kombinerer vores ekspertise inden for nanofabrikation med optisk spektroskopi. ”

Tripathy og hans kolleger målte Raman spredning fra guldnanopartiklerne med og uden guld ‘trimere’ på plads. Holdet observerede en signifikant stigning i spredningsintensitet, da de vibrerende nanopartikler blev koblet til trimerresonatorerne. Trimerne fungerer effektivt som højttalere, forstærker spredning af lys fra partiklerne (se billede). ”Forbedringen i lysspredningen tillod os at måle otte Raman -funktioner, der er forbundet med vibrationstilstande for de sfæriske guldnanopartikler, ”Siger Mlayah. “Normalt, kun to eller tre funktioner observeres i standard lavfrekvente Raman-eksperimenter. ”

Den forbedrede spredningsintensitet er blevet tilskrevet 'hot spots' i trimererens elektriske felt, hvilket fører til yderligere excitation af plasmonerne. Tidligere undersøgelser har kun fokuseret på nanopartikler som kilde til overfladeplasmoner, og overvågede spredningsreaktionen på vibration alene på det objekt. Dette er den første undersøgelse, der har brugt to forskellige kilder - akustiske vibrationer og overfladeplasmoner - til at producere gavnlige effekter.

Ved at konstruere overfladeplasmoner på denne måde, forskerne kan få stram kontrol over spredningsejendomme. ”Vores fremtidige arbejde på dette område vil involvere applikationer inden for kemisk sensing og biosensorer, ”Siger Tripathy.