Le applicazioni nell'imaging e nel rilevamento in genere comportano l'emissione di luce a una lunghezza d'onda diversa rispetto all'eccitazione, o "emissione di luce secondaria". L'interpretazione dell'emissione di luce secondaria risonante in termini di processi fondamentali è stata controversa per 40 anni. In questo lavoro, i ricercatori hanno scoperto che lo scattering Raman elettronico risonante e la fluorescenza risonante possono essere entrambe descrizioni utili dell'emissione secondaria.

"Le nanostrutture plasmoniche sono di grande interesse attuale come sensori chimici, agenti di imaging in vivo, e per le terapie fototermiche, " ha spiegato David G. Cahill, un professore di Willett e capo del dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. "Le applicazioni nell'imaging e nel rilevamento in genere comportano l'emissione di luce a una lunghezza d'onda diversa dall'eccitazione, o "emissione di luce secondaria". L'interpretazione dell'emissione di luce secondaria risonante in termini di processi fondamentali è stata controversa per 40 anni".

"In questo lavoro, segnaliamo che lo scattering Raman elettronico risonante e la fluorescenza risonante possono essere entrambe descrizioni utili dell'emissione secondaria, Ha aggiunto Cahill. "Una migliore comprensione di questi principi e dei loro limiti può portare a migliori modalità di imaging biologico e medico".

La fluorescenza è un processo relativamente familiare mediante il quale la luce di un colore o di una lunghezza d'onda viene assorbita da un materiale, per esempio., un colorante organico o un fosforo, e quindi la luce viene emessa con un colore diverso dopo un breve intervallo di tempo. Nella dispersione Raman, la lunghezza d'onda della luce viene spostata su un colore diverso in un evento di diffusione istantanea. La dispersione Raman non è comune nella vita di tutti i giorni, ma è uno strumento fondamentale della chimica analitica.

"L'emissione di luce da nanostrutture plasmoniche a lunghezze d'onda inferiori alla lunghezza d'onda dell'eccitazione laser pulsata è tipicamente descritta come l'assorbimento simultaneo di due fotoni seguito da fluorescenza, che è molto usato nell'imaging biologico, " ha spiegato Jingyu Huang, primo autore dell'articolo che compare nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . "Però, abbiamo scoperto che modellando l'emissione come diffusione Raman da coppie elettrone-lacuna può prevedere come l'emissione di luce dipende dalla potenza del laser, durata dell'impulso, e lunghezza d'onda.

"Dal momento che comprendiamo meglio il meccanismo di questo tipo di missione leggera, possiamo aiutare a progettare meglio gli esperimenti di imaging biologico e medico, e allo stesso tempo possiamo anche avere una visione più ampia dell'ampio sfondo dello scattering Raman potenziato dalla superficie, anch'esso correlato a questo tipo di emissione di luce, Huang ha aggiunto.