Plasmoniske sølv-nanopartikler går frem mod ultrahurtig detektion af enkeltmolekyler

Påvisning af ultralave koncentrationer af stoffer kræver enheder, der kan levere ultrahurtig informationsbehandling og tilbyde høje detektionsgrænser. Plasmoniske metal nanopartikler, især dem lavet af guld og sølv, tilbyde et betydeligt løfte om at opdage stoffer hurtigt og ned til enkeltmolekylet niveau.

Denne evne skyldes såkaldt "lokaliseret overfladeplasmonresonans." Denne egenskab får nanopartiklerne til at absorbere og sprede lys meget effektivt, når de udsættes for elektromagnetisk stråling. Ved at indsnævre feltet, eller hot spot, mellem nanopartikler, hvor det ukendte stof er fanget, der kunne opnås præcise oplysninger, som ikke er mulige med andre detektionsteknikker.

En ny undersøgelse har nu avancerede sølvnanopartikler mod målet om enkelt-molekyle-detektion. Værket - af Nasrin Hooshmand og Mostafa El-Sayed, seniorforsker og professor, henholdsvis, i School of Chemistry and Biochemistry — blev udgivet for nylig i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

Ved at bruge nye modeller for kobling mellem nanopartikler, forskerne har opnået strammere hot spots, ned til 2 nanometer fra hinanden. Til metalliske nanopartikler med skarpe kanter, lys kan være stærkt lokaliseret rundt om hjørnerne. Derfor, sølv nanokuber i kant-til-kant-konfiguration med et 2-nanometer mellemrum giver en betydeligt højere plasmonisk respons, det er, de absorberer og spreder derefter lys mellem de tilstødende sølvnanopartikler hurtigere og mere effektivt end andre konfigurationer.

"Disse partikler kan bruges i overfladeforstærket spektroskopi til at designe mere følsomme optiske sensorer, som har mange anvendelser, herunder enkeltmolekylær spektroskopi, biomedicinske og ultrahurtige optoelektroniske applikationer, " siger Hooshmand. "For eksempel, at identificere sporniveauer af farlige materialer i sikkerhed, eller at overvåge karakterisering i realtid af biomolekylær evidens i biologisk sansning, denne opdagelse åbner nye muligheder for at overvinde begrænsningerne ved konventionelle sensorer, der nu bruges til disse målinger."