Плазмонные наночастицы

Плазмоны - это свободные электроны на поверхности металлов, которые возбуждаются под действием энергии, обычно от света. Движущиеся плазмоны могут преобразовывать оптическую энергию в тепло. Плазмонные наночастицы - это частицы, электронная плотность которых может взаимодействовать с электромагнитным излучением с длинами волн, которые намного больше, чем частица. Это связано с природой границы раздела диэлектрик-металл между средой и частицами, в отличие от чистого металла, где существует максимальный предел того, какой размер длины волны может быть эффективно связан, в зависимости от размера материала. Плазмонные наночастицы также демонстрируют интересные свойства рассеяния, поглощения и связывания, основанные на их геометрии и относительном положении. Эти уникальные свойства сделали их объектом исследований во многих областях, включая солнечные элементы, спектроскопию, усиление сигнала для визуализации и лечение рака.
Плазмонные наночастицы золота
Наночастицы золота можно использовать для эффективного преобразования энергии, поскольку их оптическое поглощение примерно в миллион раз выше, чем у любых других молекул в природе. Ученые из Университета Райса показали, что обычные наночастицы золота, известные как золотые коллоиды, нагреваются в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн до нескольких нанометров при попадании очень коротких импульсов лазерного света.
Сообщенный эффект, по-видимому, связан с нестационарным оптическим возбуждением плазмонных наночастиц. Плазмонные наночастицы золота делают возможным точечный нагрев по мере необходимости. Исследователи нашли способ выборочного нагрева различных наночастиц, который может улучшить их использование в медицине и промышленности.
Вышеупомянутые частицы традиционно реагируют на широкий спектр света, и лишь немногие из них находятся в ценном ближнем инфракрасном диапазоне. Ближний инфракрасный свет невидим для воды и, что более важно для биологических применений, для тканей. По словам исследователей, все наночастицы, начиная с твердых коллоидов золота и заканчивая более сложными, сконструированными золотыми нанооболочками, наностержнями, клетками и звездами, имеют очень широкий спектр, обычно около 100 нанометров, и, следовательно, одновременно можно использовать только один тип наночастиц.
Это открытие позволило исследователям использовать управляемые лазерные импульсы для настройки спектра поглощения простых коллоидов золота. Лаборатория Райса показала, что основные наночастицы коллоидного золота могут быть эффективно активированы коротким лазерным импульсом с длиной волны 780 нанометров с 88-кратным усилением фототермического эффекта, наблюдаемого при использовании непрерывного лазера.