Drie jaar na zijn ontdekking van poreuze gouden nanodeeltjes - gouden nanodeeltjes die vanwege hun poreuze aard een groter oppervlak hebben - blijft een onderzoeker van de Universiteit van Houston de wetenschap en mogelijke toepassingen onderzoeken.

Wei Chuan Shih, universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek, zal financiering van de National Science Foundation gebruiken om elektronenoscillatie in de nanodeeltjes te bestuderen en ideeën te ontwikkelen om deze te benutten.

"We kunnen hete elektronen genereren door licht op deze nanodeeltjes te laten schijnen, dus daar proberen we van te profiteren, proberen een manier te vinden om ze te laten werken, ' zei Shih.

zijn laboratorium, de NanoBioPhotonics Group aan de UH, onderzoekt al jaren hoe poreuze gouden nanodeeltjes op licht reageren; afgelopen voorjaar meldde hij dat de in licht omgezet warmte kan worden gebruikt om bacteriën te doden. Vorige maand beschreven ze in Nano-letters de eerste keer dat oppervlakte (plasmon)-versterkte nabij-infraroodabsorptie was aangetoond voor chemische detectie en identificatie.

Licht op specifieke golflengten "prikkelt" de elektronen, of zet ze in beweging, hij zei. Om gebruik te maken van de energie die wordt gegenereerd door de bewegende elektronen, moet worden gemeten wat er in kleine fracties van de tijd gebeurt:zodra het nanodeeltje door licht wordt geraakt, de elektronen worden binnen enkele femtoseconden in beweging gezet, of een quadriljoenste van een seconde. De elektronenoscillatie begint na enkele picoseconden in warmte om te zetten, of een biljoenste van een seconde.

"Het zijn de hete elektronen binnen de eerste paar femtoseconden die we willen oogsten, ' zei Shih.

In het kader van de NSF-subsidie, Shih zei dat onderzoekers in zijn laboratorium zullen onderzoeken of de hete elektronen kunnen worden gebruikt om een ​​katalysator te versterken die chemische reacties stimuleert en de signalering stimuleert. Hij zal werken om die signalering te verbeteren en manieren te bepalen om het te gebruiken.

"Er is enig bewijs dat suggereert dat plasmonische resonantie katalytische reacties kan bevorderen, " zei hij over de interactie van licht en de nanodeeltjes. "Het licht prikkelt deze elektronen om binnen het nanodeeltje te oscilleren." Plasmonische resonantie beschrijft de manier waarop elektronen in een stuk metallisch nanomateriaal reageren op licht, en Shih zei dat het alleen bij bepaalde golflengten gebeurt.

Onderzoek om chemische reacties te versnellen kan enorme voordelen opleveren in de olie- of petrochemische industrie, omdat kleine verbeteringen grote gevolgen kunnen hebben. Maar Shih is gericht op biosensing, de chemische reacties gebruiken om een ​​sterker signaal te produceren van kleine doelen, sneller.

"We zijn geïnteresseerd in ultragevoelige detectie van ziekten, waaronder kankerbiomarkers zoals nucleïnezuren en eiwitten, " hij zei.

Leren om het signaal beter te versterken zou een aantal toepassingen kunnen hebben. Shih merkte op dat de enzymgebonden immunosorbenstest, of ELISA - een analyse die vaak wordt gebruikt om eiwitten in onderzoekslaboratoria te meten - hangt af van een katalysereactie om het signaal te versterken. Het ontdekken van een manier om de efficiëntie van de methode te verbeteren zou grote gevolgen hebben, slechts één voorbeeld van hoe het werk nuttig zou kunnen zijn, hij zei.