Immagini SEM di nanoparticelle fabbricate per SERS mediante litografia a fascio di elettroni.
In un tempestivo documento di revisione, scienziati dal Giappone, Germania, e la Spagna forniscono una panoramica molto rilevante della storia, interpretazione fisica e applicazioni dei plasmoni nelle nanostrutture metalliche.
Tadaaki Nagao al Centro Internazionale per la Nanoarchitettura dei Materiali (MANA), L'Istituto nazionale per la scienza dei materiali (NIMS) e colleghi in Germania e Spagna presentano una revisione sui plasmoni nei nanomateriali metallici. L'articolo è pubblicato questa settimana sulla rivista Scienza e tecnologia dei materiali avanzati .
Gli autori forniscono un'ampia panoramica delle proprietà dei plasmoni nei nanomateriali con enfasi sul lavoro pionieristico di Ruthemann e Lang sulla spettroscopia di perdita di energia degli elettroni (EELS) del movimento degli elettroni in lamine metalliche sottili; recente analisi all'infrarosso di nanobarre metalliche e nanoisole su nanoscala prodotte mediante fotolitografia "top-down"; e il potenziale dei fili atomici metallici per supportare modi di risonanza plasmonici. La revisione include spiegazioni dettagliate sui plasmoni per il biosensore in vivo e le nanoantenne.
Un plasmone può essere visualizzato come un'oscillazione collettiva di "liquido" elettronico nei metalli, simili alle onde del lago, che sono modalità collettive delle molecole d'acqua. Per di più, i plasmoni di superficie sono tali oscillazioni confinate alle superfici dei metalli, che mostrano una forte interazione con la luce, che porta alla formazione dei cosiddetti "polaritoni". Le applicazioni futuristiche dei plasmoni includono lenti ideali e persino mantelli dell'invisibilità.
La ricerca negli anni '40 di Ruthemann e Lang sugli elettroni che fluiscono in sottili fogli di metallo utilizzando EELS ha prodotto il primo segno sperimentale della presenza delle "oscillazioni di plasma" teoricamente previste nei metalli. Nel 1957 Richie e colleghi predissero l'esistenza di plasmoni "localizzati in superficie", che è stato confermato da Powell e Swan da EELS pochi anni dopo. Negli anni '60 i ricercatori hanno determinato le curve di dispersione ottica utilizzando la spettroscopia ottica, aprendo così la possibilità di applicazioni ottiche delle strutture plasmoniche.
Illustrazione del targeting multiplo del cancro da parte di nanoparticelle SERS codificate da molecole Raman e anticorpi antitumorali.
In questa recensione, Nagao e colleghi offrono approfondimenti sulle applicazioni ottiche dei plasmoni di superficie localizzati nelle strutture prodotte dalla fotolitografia. Esempi specifici includono rivelatori di nanoantenna metallici, in cui l'eccitazione risonante della luce porta a un potenziamento del campo elettromagnetico ultraelevato a causa di polaritoni plasmonici localizzati sulla superficie delle nanostrutture; e interazioni ottiche tra array di nanobarre per "scattering Raman migliorato in superficie", che mostra il potenziale per il rilevamento biomolecolare in vivo. Gli autori descrivono anche la fabbricazione di un prototipo di antenna a nanogap casuale per la spettroscopia IR avanzata e il monitoraggio spettrale in situ del miglioramento della superficie dell'assorbimento dell'infrarosso durante la crescita del film.
Per di più, gli autori descrivono le nuove tendenze nella ricerca plasmonica, in particolare l'osservazione di modi risonanti plasmonici in nanofili di indio cresciuti in ultraalto vuoto su substrati di silicio a gradini. Prevedono che questi nanofili verranno utilizzati come elementi costitutivi per lo sviluppo di dispositivi plasmonici del futuro.
Questa recensione include 86 riferimenti e 12 cifre, fornendo una preziosa fonte di informazioni aggiornate per i nuovi arrivati e gli esperti in questo entusiasmante campo di ricerca.
