(Phys.org) —Nanoestruturas de metal podem atuar como pequenas antenas para controlar a luz, uma vez que podem focalizar e guiar a luz nas menores escalas. As propriedades ópticas dessas antenas dependem fortemente de seu tamanho e forma, tornando difícil prever qual forma escolher para um efeito óptico desejado sem depender de cálculos teóricos complexos. Mohsen Rahmani e colegas de trabalho do A * STAR Data Storage Institute, Cingapura, e Imperial College London, REINO UNIDO, agora desenvolveram um método que permite o projeto prático e confiável dessas nanoantenas.

Seu método é baseado em uma nova compreensão das propriedades de ressonância óptica de alguns blocos de construção padronizados das antenas que surgem dos plasmons - os movimentos coletivos dos elétrons em sua superfície. "Nossa nova compreensão captura aspectos do design do dispositivo que se estendem muito além dos mecanismos de interferência óptica conhecidos e avança significativamente a nossa compreensão do espectro de ressonância plasmônica. Isso pode trazer novas aplicações, "explica Rahmani.

Algumas das propriedades mais úteis das antenas plasmônicas surgem quando as nanoestruturas de metal são colocadas muito próximas umas das outras. Isso leva a efeitos de interferência perto de sua superfície que causam características espectrais nítidas, conhecido como ressonâncias Fano. Quaisquer mudanças perto das nanoestruturas, como a introdução de algumas moléculas ou flutuações de temperatura, pode impactar as ressonâncias sensíveis de Fano. Essas mudanças podem ser detectadas e usadas para aplicações de detecção.

Tipicamente, pesquisadores usam iterativamente modelos de computador de nanoestruturas para otimizar o projeto de antenas plasmônicas. Rahmani e colegas de trabalho simplificaram a abordagem usando subunidades padronizadas de nanopartículas chamadas oligômeros plasmônicos (veja a imagem). Por exemplo, eles desconstruíram uma estrutura em forma de cruz, consistindo em cinco pontos, em duas subunidades diferentes - uma com três pontos em uma linha e outra com quatro pontos externos. Eles então determinaram a ressonância plasmônica de uma matriz inteira simplesmente combinando essas subunidades.

Modelando as propriedades dos oligômeros e comparando seus resultados com medições de espectros ópticos, Rahmani observou uma dependência sistemática das ressonâncias ópticas em subunidades individuais. As descobertas da equipe sugerem que as propriedades ópticas de várias antenas plasmônicas podem ser projetadas facilmente a partir de apenas alguns blocos básicos de construção.

"As combinações possíveis são quase infinitas e essas estruturas podem encontrar muitas aplicações, "diz Rahmani. Eles variam de lasers em nanoescala e interruptores ópticos para telecomunicações a biossensorização." Agora vamos desenvolver esses oligômeros como plataformas de nanossensor para detectar a adsorção de moléculas químicas e monocamadas de proteínas. "