Дослідники з США запропонували наноструктуру, що має кілька так званих резонансів плазмонных

Дослідники з США запропонували наноструктуру, що має кілька так званих «плазмонных резонансів», що дозволяє підвищити частку поглинається інфрачервоного світла. Запропонована ними технологія в майбутньому може використовуватися для дослідження структури різних об’єктів, у тому числі біологічних, за рахунок аналізу їх відгуку на ІЧ-світло різних довжин хвиль.

Багато молекули вібрують при порушенні ІЧ-світлом. Особливо це характерно для біологічних молекул. Те, як саме вони вібрують, тобто їх коливальні моди, характеризує різні зв’язки, присутні в зразку. Таким чином,

здатність досліджувати ці моди може використовуватися для аналізу всієї молекулярної структури зразка, навіть якщо в наявності є дуже мала його кількість.

Розвиваючи цю ідею, різні наукові групи раніше вже показали, що

для спрощення спостережень можна використовувати металеві наночастинки, які забезпечать резонанс в середній інфрачервоній області електромагнітного спектру.

Ці наночастинки сильно взаємодіють зі світлом допомогою локалізованих поверхневих плазмонів (колективних коливань електронів у поверхні металу), відповідно, вони виступають в ролі оптичних наноантенн, що дозволяють захоплювати більше світла потрібного діапазоні. Подібні плазмонні резонатори для ІЧ-діапазону можуть використовуватися в якості зондів, настраивающихся на різні коливальні моди в молекулах.

Хоча подібне «посилення» поглинання відіграє важливу роль для науки, запропонованої схеми є один недолік. Подібні наночастинки дозволяють посилювати тільки окремі коливальні моди, що відносяться до вузького діапазону частот. Це означає, що для даної резонуючій структури можна спостерігати тільки кілька типів молекулярних зв’язків. Цю проблему, очевидно, могло б вирішити проектування резонаторів, що підтримують кілька «режимів» роботи (тобто забезпечують резонанс на декількох різних частотах).

У своїй останній роботі група вчених з Boston University (США) зосередилася саме на цій проблемі. Вчені запропонували своє рішення – наноконструкцию, що дозволяє отримувати резонанс у більш широкому відрізку в ІЧ-області електромагнітного спектру. Хоча їх робота була виконана стосовно до вивчення молекул полімеру, розроблена техніка спостереження може надати інформацію про різні типи зв’язків і в інших молекулах.

В рамках своєї роботи команда створила «ідеальний двохдіапазонний поглинач» випромінювання, що складається з двох нанодротиків, розташованих навхрест над золотою плівкою, від якої їх відділяє тонкий шар фтористого магнію.

Дана система діє, як резонатор, який захоплює і поглинає понад 90% падаючого світла. Порушуючи симетрію хреста із золотої нанодроту, команда отримала можливість змінювати резонансні характеристики пристрою, тобто виявити кілька резонансів на одній і тій же структурі.

Як вважають самі вчені,

запропонована технологія може бути ідеальною для вивчення молекулярної структури білків та інших біологічних молекул, таких як ліпіди і нуклеїнові кислоти. Свій внесок вони можуть дати також у вивчення мікроорганізмів, наприклад, бактерій.

Детальні результати роботи опубліковані в журналі ACS Nano.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *