Detectie van ultralage concentraties van stoffen vereist apparaten die ultrasnelle informatieverwerking kunnen bieden en hoge detectielimieten bieden. Plasmonische metalen nanodeeltjes, vooral die van goud en zilver, bieden een belangrijke belofte om stoffen snel en tot op het niveau van één molecuul te detecteren.

Dit vermogen is te wijten aan de zogenaamde "gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie". Deze eigenschap zorgt ervoor dat de nanodeeltjes licht zeer efficiënt absorberen en verstrooien wanneer ze worden blootgesteld aan elektromagnetische straling. Door het veld te verkleinen, of hotspot, tussen nanodeeltjes, waar de onbekende substantie is opgesloten, nauwkeurige informatie kon worden verkregen die niet mogelijk is met andere detectietechnieken.

Een nieuwe studie heeft nu zilveren nanodeeltjes naar het doel van detectie van één molecuul gebracht. Het werk - door Nasrin Hooshmand en Mostafa El-Sayed, senior onderzoeker en professor, respectievelijk, in de School of Chemistry and Biochemistry - werd onlangs gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ).

Met behulp van nieuwe modellen van koppeling tussen nanodeeltjes, de onderzoekers hebben strakkere hotspots bereikt, tot 2 nanometer uit elkaar. Voor metalen nanodeeltjes met scherpe randen, licht kan sterk om de hoeken worden gelokaliseerd. Daarom, zilveren nanokubussen in edge-to-edge configuratie met een opening van 2 nanometer geven een significant hogere plasmonische respons, dat is, ze absorberen en verstrooien vervolgens het licht tussen de aangrenzende zilveren nanodeeltjes sneller en efficiënter dan andere configuraties.

"Deze deeltjes kunnen worden gebruikt in oppervlakte-verbeterde spectroscopie om gevoeligere optische sensoren te ontwerpen, die veel toepassingen hebben, waaronder spectroscopie met één molecuul, biomedische en ultrasnelle opto-elektronische toepassingen, " zegt Hooshmand. "Bijvoorbeeld om sporenniveaus van gevaarlijke materialen in de beveiliging te identificeren, of om real-time karakterisering van biomoleculair bewijs in biologische detectie te volgen, deze bevinding opent nieuwe mogelijkheden om de beperkingen van conventionele sensoren die nu voor die metingen worden gebruikt, te overwinnen."