重叠允许纳米颗粒增强基于光的检测

赖斯大学的科学家发现了揭示信息，其中分子发出的光与纳米粒子发出的光相遇。

莱斯化学家克里斯蒂·兰德斯(Christy Landes)和斯蒂芬·林克(Stephan Link)的实验室演示了如何优化一种方法，该方法可以通过放大当光谱频率与附近的等离激元纳米粒子的光谱频率重叠时发出的光来检测小分子浓度。

的表面等离子体激元，相干电子波跨越一个金属纳米颗粒，充当天线的表面波纹，提高发出的光的10倍的分子时，他们中的‘甜蜜点’的粒子接近。

他们的技术是《化学物理学杂志》(Journal of Chemical Physics)特刊上一篇论文的主题，该刊物侧重于等离子体激元学的新兴方向。赖斯的这项工作可以帮助研究人员在纳米级分析催化剂和其他材料的活性表面，这是提高其效率的重要一步。

赖斯大学研究生，论文的主要作者托马斯·海德谢伊特(Thomas Heiderscheit )表示，这一发现依赖于电化学发光现象(ECL)，通过该现象电驱动化学反应，促使分子发光。它通常用于检测痕量物质，例如水中的重金属或生物流体中的寨卡病毒。

先前的研究推断出纳米粒子和分子的光谱重叠会增强信号，但是这些研究无法解释纳米粒子尺寸和形状的先天差异，从而掩盖了这种效应。赖斯研究人员已着手将这些其他影响减至最小，仅关注频谱重叠对信号增强的作用。

赖斯博士后研究助理，该论文的合著者米兰达·加拉格尔(Miranda Gallagher)说：“这项研究着眼于哪种类型的天线是最适合使用的，因为纳米粒子的特性决定了光谱及其与分子的重叠。” “它应该是圆形的，还是应该有锋利的边缘?应该变小还是变大?”

在实验中，研究人员将金纳米球或尖角金纳米三角形与钌基染料分子结合在聚合物壳中，以防止分子迁移到离粒子太远的位置。Heiderscheit说：“这实质上是我们的电极。” “如果我们没有聚合物，染料分子将自由移动，我们将看到光扩散到整个样品上。”

由于分子受到聚合物的约束，他们可以清楚地看到分子发射到粒子附近。他们确定信号增强是由染料分子和纳米球之间的大小和频率匹配以及纳米三角形的频率匹配共同控制的。

莱斯大学的研究生托马斯·海德谢特(Thomas Heiderscheit)演示了一种放大表面上少量分子的光的技术。信用：杰夫·菲特洛

Heiderscheit说，单分子成像仍然是新兴技术的延伸。

他说：“实质上，我们正在成像表面的活跃程度。” “能源部(该项目的主要赞助商)非常关心这项研究，因为它可以实现表面反应性的超分辨率映射。” 超分辨率可以捕获低于光衍射极限的图像。

Heiderscheit说：“例如，如果电池系统中有纳米颗粒，则可以使用ECL绘制反应最化学活跃的位置。” “您实际上是在确定哪些纳米粒子可以构成良好的催化剂，我们可以使用此工具设计出更好的催化剂。”