(Phys.org)—Un team di ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) ha dimostrato che avvicinando le nanoparticelle d'oro ai puntini e utilizzando un modello di DNA per controllare le distanze, l'intensità della fluorescenza di un punto quantico può essere prevedibilmente aumentata o diminuita. Questa svolta apre un potenziale percorso verso l'utilizzo di punti quantici come componente in fotorivelatori migliori, sensori chimici e laser su scala nanometrica.

Chiunque abbia provato a sintonizzare una radio sa che avvicinare o allontanare le mani dall'antenna può migliorare o rovinare la ricezione. Sebbene le ragioni siano ben comprese, controllare questo strano effetto è difficile, anche con la tecnologia radio centenaria. Allo stesso modo, i ricercatori di nanotecnologia sono stati frustrati nel tentativo di controllare la luce emessa dai punti quantici, che si illuminano o si attenuano con la vicinanza di altre particelle.

Il team del NIST ha sviluppato modi per posizionare in modo accurato e preciso diversi tipi di nanoparticelle l'uno vicino all'altro e per misurare il comportamento dei costrutti su scala nanometrica risultanti. Poiché le invenzioni basate sulle nanoparticelle possono richiedere più tipi di particelle per lavorare insieme, è fondamentale disporre di metodi affidabili per assemblarli e capire come interagiscono.

I ricercatori hanno esaminato due tipi di nanoparticelle, punti quantici, che si illuminano di luce fluorescente quando illuminati, e nanoparticelle d'oro, che sono noti da tempo per aumentare l'intensità della luce intorno a loro. I due potrebbero lavorare insieme per realizzare sensori su nanoscala costruiti utilizzando rettangoli di filamenti di DNA intrecciati, formato utilizzando una tecnica chiamata "DNA origami".

Questi rettangoli di DNA possono essere progettati per catturare diversi tipi di nanoparticelle in posizioni specifiche con una precisione di circa un nanometro. Piccoli cambiamenti nella distanza tra un punto quantico e una nanoparticella d'oro vicini l'uno all'altro sul rettangolo fanno sì che il punto quantico brilli più o meno intensamente mentre si allontana o si avvicina all'oro. Poiché questi piccoli movimenti possono essere facilmente rilevati seguendo i cambiamenti nella luminosità del punto quantico, possono essere usati per rivelare, Per esempio, la presenza di una particolare sostanza chimica che è selettivamente attaccata al rettangolo del DNA. Però, farlo funzionare correttamente è complicato, dice Alex Liddle del NIST.

"Un punto quantico è molto sensibile alla distanza tra esso e l'oro, così come le dimensioni, numero e disposizione delle particelle d'oro, "dice Liddle, uno scienziato con il NIST Center for Nanoscale Science and Technology. "Questi fattori possono aumentare la sua fluorescenza, mascheralo o modifica la durata del suo bagliore. Volevamo un modo per misurare questi effetti, che non era mai stato fatto prima".

Liddle e i suoi colleghi hanno creato diversi gruppi di rettangoli di DNA, ciascuno con una diversa configurazione di punti quantici e particelle d'oro in una soluzione. Usando un laser come riflettore, il team è stato in grado di seguire il movimento dei singoli rettangoli di DNA nel liquido, e potrebbe anche rilevare i cambiamenti nella durata della fluorescenza dei punti quantici quando erano vicini a particelle d'oro di diverse dimensioni. Hanno anche dimostrato di poter prevedere esattamente la durata della fluorescenza del punto quantico a seconda delle dimensioni delle nanoparticelle d'oro vicine.

Mentre la loro tecnica di tracciamento richiedeva tempo, Liddle afferma che la forza dei loro risultati consentirà loro di progettare i punti per avere una durata specifica desiderata. Inoltre, il successo del loro metodo di tracciamento potrebbe portare a metodi di misurazione migliori.

"I nostri principali obiettivi per il futuro, "conclude, "consentono di costruire sensori su scala nanometrica migliori utilizzando questo approccio e di sviluppare la metrologia necessaria per misurare le loro prestazioni".