p Aproveitar a energia da luz em volumes em nanoescala requer novas abordagens de engenharia para superar uma barreira fundamental conhecida como "limite de difração". Contudo, Pesquisadores da Universidade de Illinois romperam essa barreira desenvolvendo nanoantenas que empacotam a energia capturada de fontes de luz, como LEDs, em partículas com diâmetros em escala nanométrica, tornando possível detectar biomoléculas individuais, catalisar reações químicas, e gerar fótons com propriedades desejáveis ​​para computação quântica. p Os resultados, que têm uma ampla gama de aplicações que podem incluir melhores ferramentas de diagnóstico de câncer, foram publicados recentemente no Nano Letras , um prestigioso jornal revisado por pares publicado pela American Chemical Society em um artigo intitulado "Microcavity-Mediated Spectrally Tunable Amplification of Absorption in Plasmonic Nanoantennas, “A pesquisa foi financiada pela National Science Foundation.

p Para criar um dispositivo capaz de superar o limite de difração, estudante de graduação Qinglan Huang e seu conselheiro, Brian T. Cunningham, diretor do Holonyak Lab, um professor Donald Biggar Willett em Engenharia, cristais fotônicos acoplados a uma nanoantena plasmônica, uma abordagem inovadora no campo. Os cristais fotônicos servem como receptores de luz e focam a energia em um campo eletromagnético que é centenas de vezes maior do que o recebido da fonte de luz original, como um LED ou laser. As nanoantenas, quando "sintonizado" no mesmo comprimento de onda, absorver a energia do campo eletromagnético e concentrar a energia em um volume menor que ainda tem duas ordens de magnitude de maior intensidade. O feedback de energia entre o cristal fotônico e a nanoantena, denominado "acoplamento híbrido ressonante" pode ser observado por seus efeitos no espectro de luz refletido e transmitido.

p "Conseguir um acoplamento cooperativo entre duas coisas é empolgante porque nunca foi feito, "disse Huang." É um conceito de propósito geral que demonstramos experimentalmente pela primeira vez. "

p Para alcançar isto, a equipe controlou cuidadosamente a densidade das nanoantenas para maximizar sua eficiência de coleta de energia. Eles também desenvolveram um método que permitiu que as nanoantenas fossem distribuídas uniformemente pela superfície do cristal fotônico e ajustou o comprimento de onda de ressonância óptica do cristal fotônico para corresponder ao comprimento de onda de absorção das nanoantenas.

p Além de mudar a forma como os pesquisadores podem trabalhar com a luz, este novo método de acoplamento tem o potencial de mudar como e quando o câncer é diagnosticado. Uma aplicação é usar uma nanopartícula de ouro, não muito maior do que biomoléculas, como DNA, como a nanoantena. Nesse caso, o feedback fornece uma maneira de identificar um biomarcador exclusivo para um determinado tipo de célula cancerosa, e o grupo agora associa a técnica de acoplamento híbrido ressonante a novos métodos bioquímicos para detectar moléculas de RNA e DNA específicas do câncer com precisão de uma única molécula. Cunningham, e outros membros do Grupo Nanosensor publicarão em breve outro artigo que se concentra especificamente nas aplicações da descoberta em relação ao diagnóstico de câncer.

p " Nano Letras é um diário muito difícil de entrar, "disse Cunningham." Mas a nova física nesta pesquisa e o potencial para amplas aplicações são o que fazem esta pesquisa se destacar. As próximas etapas desta pesquisa envolvem o aprofundamento nas aplicações potenciais desse novo processo.