Plasmonische nanodeeltjes vertonen eigenschappen op basis van hun geometrieën en relatieve posities. Onderzoekers hebben nu een eenvoudige manier ontwikkeld om de optische eigenschappen van plasmonische nanostructuren te manipuleren die sterk afhankelijk zijn van hun ruimtelijke ordening.

De plasmonische nanodeeltjes kunnen clusters vormen, plasmonische metamoleculen, en dan met elkaar omgaan. Het veranderen van de geometrie van de nanodeeltjes kan worden gebruikt om de eigenschappen van de metamoleculen te regelen.

"De uitdaging is om de structuren op een gecontroleerde manier van geometrie te laten veranderen als reactie op externe stimuli. In deze studie, structuren werden geprogrammeerd om hun vorm te wijzigen door de pH te veranderen, ', vertelt assistent-professor Anton Kuzyk van de universiteit van Aalto.

Gebruik van programmeerbare DNA-sloten

In deze studie werden plasmonische metamoleculen gefunctionaliseerd met pH-gevoelige DNA-sloten. DNA-sloten kunnen eenvoudig worden geprogrammeerd om bij een specifiek pH-bereik te werken. Metamoleculen kunnen ofwel in een "vergrendelde" toestand zijn bij lage pH of in ontspannen toestand bij hoge pH. Beide toestanden hebben zeer verschillende optische reacties. Hierdoor kunnen in feite assemblages van verschillende soorten plasmonische metamoleculen worden gemaakt, met elk type ontworpen om te schakelen op een andere pH-waarde.

De mogelijkheid om nanostructuren te programmeren om een ​​specifieke functie alleen binnen een bepaald pH-venster uit te voeren, zou toepassingen kunnen hebben op het gebied van nanomachines en slimme nanomaterialen met op maat gemaakte optische functionaliteiten.

Deze actieve controle van plasmonische metamoleculen is veelbelovend voor de ontwikkeling van sensoren, optische schakelaars, transducers en faseverschuivers op verschillende golflengten. In de toekomst, pH-responsieve nanostructuren kunnen ook nuttig zijn bij de ontwikkeling van gecontroleerde medicijnafgifte.