Золотую наночастицу спрятали за молекулой красителя

Физики смогли частично замаскировать золотую наночастицу с помощью молекулы красителя. Они сравнивали спектры пропускания золотых наночастиц в присутствии небольших молекул дибензотерилена и без них. В первом случае из-за когерентного плазмонного взаимодействия тень от наночастицы в спектре исчезала. Статья опубликована в Physical Review Letters.

Если облучать золотую наночастицу светом определенной длины волны (зависящей от размера наночастицы), то она будет поглощать часть излучения и образовывать «тень» в спектре пропускания. Такая частица может переизлучить поглощенный свет или усилить сигнал молекулы, если она находится достаточно близко — все из-за возникающих на поверхности наночастицы плазмонов (подробнее о них вы можете прочитать в материале «Квантовая азбука»).

Ученые из Института физики Общества Макса Планка под руководством Вахида Сандохдара (Vahid Sandoghdar) исследовали спектры пропускания золотых наночастиц, вблизи которых находились молекулы красителя. Они предположили, что плазмонное взаимодействие наночастицы и молекулы может существенно повлиять на то, сколько излучения будет проходить через наночастицу.

(a) схема основной части экспериментальной установки, (b) фото структуры в растровом электронном микроскопе, (c) спектр пропускания двух золотых наночастиц и срез спектра (сверху), (d) спектр флуоресценции молекулы красителя, схема энергетических уровней красителя (вставка), (e) Плазмонный резонанс золотой наночастицы, (f) предсказанное увеличение прозрачности золотой наночастицы.

Vahid Sandoghdar et al. / Physical Review Letters, 2020

Чтобы это проверить, ученые взяли стеклянную подложку, на которой с помощью напыления золота, электронно-лучевой литографии и последующего травления с отжигом затем удалось получить наночастицы. Полученную структуры заливали раствором с низким содержанием молекул дибензотерилена и высушивали. В результате молекулы красителя хаотично располагались на поверхности, что позволяло изучать пары наночастица-краситель с разными взаимодействиями: где-то молекула и наночастица были близко друг к другу, где-то — чуть дальше. Расстояние между ними влияет на характер взаимодействия и приводит к различиям в спектре пропускания.

Для обнаружения молекул красителя, которые взаимодействуют с наночастицей, физики облучали одну фиксированную наночастицу разными длинами волн. В зависимости от расположения красителя относительно наночастицы, поглощение падающего излучения происходит на разных частотах, поэтому спектр флуоресценции образца состоит из нескольких пиков. Ученые рассматривали два самых ярких пика, один из которых оказался связан с плазмонным взаимодействием.

Золотую наночастицу спрятали за молекулой красителя