Plasmonics:Vækstlamper til nanopartikler

Ligesom gartnere kan bruge 'vækstlamper' til at stimulere plantevækst, materialeforskere kan nu fremme ensartet vækst af dekaederformede sølvnanopartikler, mens de er i opløsning. Disse 10-sidede faste stoffer, kun snesevis af nanometer i størrelse (se billede), kunne forbedre bio-billeddannelse og biosensing teknikker. Den nye fotoassisterede metode til brug under krystalvækst er udviklet af Xia Yu fra Singapore Institute of Manufacturing Technology og samarbejdspartnere i Hong Kong og Singapore.

Yu og hendes medarbejdere baserede deres metode på et fænomen kendt som lokaliserede overfladeplasmoner, som er synkrone bevægelser af elektroner, der forekommer, for eksempel, ved metal-luft-grænseflader. Brug af plasmoner på overfladen af ​​sølv nanopartikler, det lykkedes for forskerne specifikt at dyrke disse partikler til at være dekaederformede og ensartede i størrelse. Deres idé var baseret på forudgående arbejde, som viste, at krystalvækst af dekaedriske sølvnanopartikler kan hjælpes af hvidt lys.

Forskerne målrettede plasmonerne mere specifikt:i stedet for at bruge hvidt lys, som indeholder bølgelængder på tværs af det synlige spektrum, de brugte lys med et relativt snævert spektrum, skræddersyet til hyppigheden af ​​de lokaliserede overfladeplasmoner. Yu og kolleger testede en række lysemitterende dioder (LED'er) af forskellige bølgelængder og fandt ud af, at belysning med smalbåndslyskilder faktisk hjalp med at dyrke ensartede sølv nanodekaeder. "Også, når forstadieopløsninger indeholdende meget små frøpartikler bestråles med lys af forskellige bølgelængder, vi kan danne sølv nanopartikler af andre former, " siger Yu.

Under den fotoassisterede vækstproces, partikler af varierende størrelse dannet i begyndelsen, men i løbet af flere timer nåede de en ensartet størrelse. Nogle af sølv nanodekaedrene vokser i starten til en relativt stor størrelse. Selvom disse partikler er ustabile, de er nyttige, ifølge Yu. "Sølvatomerne på deres overflade ætser væk og tjener derefter som en kilde til sølvatomer for mindre nanodekaeder, " forklarer hun. "Denne dynamiske proces stabiliseres efter langvarig bestråling, og endelig har vi ensartede sølv nanodekaeder."

Yu og hendes kolleger udforsker nu praktiske anvendelser af deres partikler. "Sølv nanodekaeder forstærker kraftigt elektriske felter, når de belyses med lys, " bemærker hun. Dette kan bruges, for eksempel, at detektere spormængder af molekyler på en fast overflade. Kompositmaterialer, der inkorporerer holdets partikler, kunne også anvendes til bio-billeddannelse og biosensing-teknikker, hvor lysets interaktion med disse materialer kunne hjælpe med at visualisere, for eksempel, anatomiske strukturer, eller for at opdage små mængder molekyler.