Tre anni dopo la sua scoperta di nanoparticelle d'oro porose, nanoparticelle d'oro che offrono una superficie più ampia a causa della loro natura porosa, un ricercatore dell'Università di Houston continua a esplorare la scienza e le potenziali applicazioni.

Wei Chuan Shih, professore associato di ingegneria elettrica e informatica, utilizzerà i finanziamenti della National Science Foundation per studiare l'oscillazione degli elettroni nelle nanoparticelle e sviluppare idee per sfruttarla.

"Possiamo generare elettroni caldi illuminando queste nanoparticelle, quindi stiamo cercando di trarne vantaggio, cercando di trovare un modo per farli funzionare, " Ha detto Shih.

Il suo laboratorio, il gruppo NanoBioPhotonics presso UH, ha esplorato come le nanoparticelle d'oro porose reagiscono alla luce per diversi anni; la scorsa primavera ha riferito che il calore convertito dalla luce può essere utilizzato per uccidere i batteri. Il mese scorso hanno descritto in Nano lettere la prima volta che l'assorbimento nel vicino infrarosso potenziato dalla superficie (plasmone) era stato dimostrato per il rilevamento e l'identificazione chimica.

La luce a specifiche lunghezze d'onda "eccita" gli elettroni, o li sprona al movimento, Egli ha detto. Sfruttare l'energia generata dagli elettroni in movimento implica misurare ciò che accade in minuscole frazioni di tempo:una volta che la nanoparticella viene colpita dalla luce, gli elettroni vengono messi in moto entro pochi femtosecondi, o un quadrilionesimo di secondo. L'oscillazione dell'elettrone inizia a convertirsi in calore dopo pochi picosecondi, o un trilionesimo di secondo.

"Sono gli elettroni caldi entro i primi femtosecondi che vorremmo raccogliere, " Ha detto Shih.

Con la sovvenzione NSF, Shih ha detto che i ricercatori nel suo laboratorio studieranno se gli elettroni caldi possono essere utilizzati per migliorare un catalizzatore che guida le reazioni chimiche e aumenta la segnalazione. Lavorerà per migliorare quella segnalazione e determinare i modi per usarla.

"Ci sono alcune prove che suggeriscono che la risonanza plasmonica può promuovere reazioni catalitiche, " ha detto dell'interazione della luce e delle nanoparticelle. "La luce eccita questi elettroni per oscillare all'interno della nanoparticella." La risonanza plasmonica descrive il modo in cui gli elettroni in un pezzo di nanomateriale metallico reagiscono alla luce, e Shih ha detto che succede solo a certe lunghezze d'onda.

La ricerca per accelerare le reazioni chimiche può avere enormi profitti nell'industria petrolifera o petrolchimica, poiché piccoli miglioramenti possono produrre grandi impatti. Ma Shih si concentra sul biosensore, usando le reazioni chimiche per produrre un segnale più forte da piccoli bersagli, più velocemente.

"Siamo interessati al rilevamento ultrasensibile delle malattie, compresi i biomarcatori del cancro come acidi nucleici e proteine, " Egli ha detto.

Imparare ad amplificare meglio il segnale potrebbe avere diverse applicazioni. Shih ha notato che il saggio di immunoassorbimento enzimatico, o ELISA - un'analisi comunemente usata per misurare le proteine ​​nei laboratori di ricerca - dipende da una reazione di catalisi per aumentare il segnale. Scoprire un modo per migliorare l'efficienza del metodo avrebbe ampie conseguenze, solo un esempio di come il lavoro potrebbe essere utile, Egli ha detto.