Huller i guld forbedrer molekylær sansning

Ikke-metalliske mesoporøse strukturer har allerede vist potentiale til anvendelse i gaslagring, adskillelse, katalyse, ionbytning, sansning, polymerisation og lægemiddellevering. Metal mesoporøse film kunne have fascinerende og nyttige optiske egenskaber, da de effektivt er det omvendte af nanopartikel-arrays. Nu for første gang et samarbejde mellem forskere i Japan, Kalkun, Korea og Sverige demonstrerer en enkel tilgang til fremstilling af metalfilm med regulære afstembare mesoporer, og vise deres potentiale for højfølsom optisk detektion.

Når lys falder ind på nanostrukturer af ædle metaller som guld, elektronerne svinger kollektivt – en såkaldt plasmon – og det forstærker i høj grad det elektromagnetiske felt tæt på. Ifølge Babinets princip inden for optik, den omvendte struktur - en mesoporøs film - skulle føre til lignende lokale elektromagnetiske feltforbedringer, men som Yamauchi og hans kolleger påpeger i deres rapport, at kontrollere guldkrystalvæksten godt nok til at producere mesoporøse film har hidtil været svært.

Succesen med deres tilgang afhænger af elektrokemi og selvsamling af miceller. De opløser brintguldchlorid (eller chloraurinsyre, HAuCl4) og polystyren-blok-poly(oxyethylen) i en opløsning af tetrahydrofuran, hvilket fører til dannelsen af ​​miceller med en polystyrenkerne og polyoxyethylenskal. Micellerne reducerer AuCl4-ionerne, så der aflejres guld på micellerne. Resultatet er meget regulære guldmesoporer med en størrelse, der kan indstilles ved at variere koncentrationerne af HAuCl4 og polystyren-blok-poly(oxyethylen).

Beregninger viste, at hotspots med høj elektrisk feltforstærkning faktisk findes i strukturens porer, og plasmonresonanserne kan indstilles ved at ændre porestørrelsen. Yderligere eksperimenter bekræftede overfladeforstærkningen af ​​proteinspektrale signaturer, kendt som overfladeforstærket Raman-spredning. Forskerne konkluderer, "Den elektrokemiske tilgang er bredt anvendelig til at indlejre ensartede mesoporer i andre metal- og legeringssystemer, som generelt er svære at syntetisere."