Imagens SEM de nanopartículas fabricadas para SERS por litografia de feixe de elétrons.
Em um artigo de revisão oportuno, cientistas do Japão, Alemanha, e a Espanha fornecem uma visão geral altamente relevante da história, interpretação física e aplicações de plasmons em nanoestruturas metálicas.
Tadaaki Nagao no Centro Internacional de Nanoarquitetura de Materiais (MANA), Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS) e colegas na Alemanha e Espanha apresentam uma revisão sobre plasmons em nanomateriais metálicos. O artigo é publicado esta semana na revista. Ciência e Tecnologia de Materiais Avançados .
Os autores fornecem uma ampla visão geral das propriedades dos plasmons em nanomateriais com ênfase no trabalho pioneiro de Ruthemann e Lang em espectroscopia de perda de energia de elétrons (EELS) do movimento de elétrons em folhas de metal finas; análise infravermelha recente de nanobastões metálicos em nanoescala e nanoplacas produzidos por fotolitografia "de cima para baixo"; e o potencial de fios atômicos metálicos para suportar modos de ressonância plasmônica. A revisão inclui explicações detalhadas de plasmons para biossensorio in vivo e nanoantenas.
Um plasmon pode ser visualizado como uma oscilação coletiva de "líquido" eletrônico em metais, semelhantes às ondas do lago, que são modos coletivos das moléculas de água. Além disso, plasmons de superfície são tais oscilações confinadas às superfícies dos metais, que exibem uma forte interação com a luz, levando à formação dos chamados 'polaritons'. Aplicações futuristas de plasmons incluem lentes ideais e até capas de invisibilidade.
A pesquisa na década de 1940 por Ruthemann e Lang sobre elétrons fluindo em folhas de metal finas usando EELS produziu o primeiro sinal experimental da presença das "oscilações de plasma" teoricamente previstas em metais. Em 1957, Richie e colegas previram a existência de plasmons "localizados na superfície", o que foi confirmado por Powell e Swan por EELS alguns anos depois. Na década de 1960, os pesquisadores determinaram curvas de dispersão óptica usando espectroscopia óptica, abrindo assim a possibilidade de aplicações ópticas de estruturas de plasmon.
Ilustração de câncer multiplex direcionado por nanopartículas SERS codificadas por moléculas Raman e anticorpos contra o câncer.
Nesta revisão, Nagao e seus colegas oferecem insights sobre as aplicações ópticas de plasmons de superfície localizados em estruturas produzidas por fotolitografia. Exemplos específicos incluem detectores de nanoantena metálica - onde a excitação ressonante da luz leva a um aumento do campo eletromagnético ultra-alto devido aos polaritons do plasmon localizados na superfície das nanoestruturas; e interações ópticas entre matrizes de nanobastões para 'espalhamento Raman aprimorado por superfície', que mostra potencial para detecção biomolecular in vivo. Os autores também descrevem a fabricação de um protótipo de antena nanogap aleatória para espectroscopia de IV aprimorada e monitoramento espectral in situ do aumento da superfície de absorção infravermelha durante o crescimento do filme.
Além disso, os autores descrevem novas tendências na pesquisa de plasmônica, em particular a observação de modos ressonantes plasmônicos em nanofios de índio crescidos em ultra-alto vácuo em substratos de silício escalonados. Eles preveem que esses nanofios serão usados como blocos de construção para o desenvolvimento de dispositivos plasmônicos do futuro.
Esta revisão inclui 86 referências e 12 figuras, fornecendo uma fonte inestimável de informações atualizadas para recém-chegados e especialistas neste campo de pesquisa emocionante.
