Spettri di estinzione calcolati DDA per gli AgNC negli orientamenti (A) FF e (B) EE a distanze di separazione variabili del dimero (2, 4, 8, 10, e 20nm). La luce incidente è polarizzata lungo l'asse interparticellare.
Il rilevamento di concentrazioni ultrabasse di sostanze richiede dispositivi in grado di fornire un'elaborazione delle informazioni ultraveloce e offrire limiti di rilevamento elevati. Nanoparticelle di metalli plasmonici, specialmente quelli d'oro e d'argento, offrono una promessa significativa per rilevare le sostanze rapidamente e fino al livello di singola molecola.
Questa capacità è dovuta alla cosiddetta "risonanza plasmonica superficiale localizzata". Questa proprietà fa sì che le nanoparticelle assorbano e diffondano la luce in modo altamente efficiente quando sono esposte a radiazioni elettromagnetiche. Restringendo il campo, o punto caldo, tra nanoparticelle, dove è intrappolata la sostanza sconosciuta, si potrebbero ottenere informazioni precise che non sono possibili con altre tecniche di rilevamento.
Un nuovo studio ha ora avanzato le nanoparticelle d'argento verso l'obiettivo del rilevamento di singole molecole. Il lavoro, di Nasrin Hooshmand e Mostafa El-Sayed, ricercatore senior e professore, rispettivamente, nella Scuola di Chimica e Biochimica, è stato pubblicato di recente nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ).
Utilizzando nuovi modelli di accoppiamento tra nanoparticelle, i ricercatori hanno raggiunto punti caldi più stretti, fino a 2 nanometri di distanza. Per nanoparticelle metalliche con bordi taglienti, la luce può essere fortemente localizzata intorno agli angoli. Perciò, i nanocubi d'argento in configurazione edge-to-edge con un gap di 2 nanometri danno una risposta plasmonica significativamente più alta, questo è, assorbono e quindi diffondono la luce tra le nanoparticelle d'argento adiacenti più velocemente e in modo più efficiente rispetto ad altre configurazioni.
"Queste particelle possono essere utilizzate nella spettroscopia di superficie per progettare sensori ottici più sensibili, che hanno molte applicazioni tra cui la spettroscopia a singola molecola, applicazioni biomediche e optoelettroniche ultraveloci, " dice Hooshmand. "Per esempio, identificare i livelli di tracce di materiali pericolosi in sicurezza, o per monitorare la caratterizzazione in tempo reale delle prove biomolecolari nel rilevamento biologico, questa scoperta apre nuove possibilità per superare i limiti dei sensori convenzionali ora utilizzati per tali misurazioni".
(A) Valori di miglioramento del campo per AgNC FF e AgNC EE a distanze di separazione variabili del dimero (2, 4, 8, 10, e 20nm). La lunghezza d'onda di eccitazione è stata scelta in base al picco massimo all'interno degli spettri di estinzione in Fig. 1 per ciascuna distanza di separazione. (B–E) Contorno del campo e grafici del vettore di polarizzazione per il dimero di AgNC FF da 42 nm e AgNC EE a una separazione di 2 nm.
