p Cientistas da Rice University descobriram informações reveladoras onde a luz de uma molécula encontra a luz de uma nanopartícula. p Os laboratórios dos químicos do Rice, Christy Landes e Stephan Link, demonstraram como otimizar um método que pode detectar pequenas concentrações de moléculas amplificando a luz que emitem quando suas frequências espectrais se sobrepõem às de nanopartículas plasmônicas próximas.

p Os plasmons de superfície, ondas de elétrons coerentes que se propagam pela superfície de uma nanopartícula metálica, atuam como antenas e aumentam a luz emitida pelas moléculas em até 10 vezes quando estão no "ponto ideal" próximo a uma partícula.

p Sua técnica é o tema de um artigo em uma edição especial do Journal of Chemical Physics focado em direções emergentes em plasmônica. O trabalho na Rice pode ajudar os pesquisadores a analisar as superfícies ativas de catalisadores e outros materiais em nanoescala, um passo importante para melhorar sua eficiência.

p A descoberta se baseia no fenômeno da eletroquimioluminescência (ECL), pelo qual a eletricidade impulsiona reações químicas que levam as moléculas a emitir luz, disse Thomas Heiderscheit, um estudante de pós-graduação da Rice e o principal autor do artigo. Geralmente é usado para detectar traços de materiais como metais pesados ​​na água ou o vírus Zika em fluidos biológicos.

p Estudos anteriores inferiram que a sobreposição espectral da nanopartícula e das moléculas aumentaria o sinal, mas esses estudos não explicaram as diferenças inatas nos tamanhos e formas das nanopartículas que poderiam mascarar os efeitos. Os pesquisadores do Rice decidiram minimizar esses outros impactos para se concentrar apenas no papel da sobreposição de frequência espectral no aumento do sinal.

p "Este estudo analisa que tipo de antena é a melhor para usar, porque as propriedades da nanopartícula ditam o espectro e sua sobreposição com a molécula, "disse Miranda Gallagher, um associado de pesquisa de pós-doutorado de Rice e co-autor do artigo. "Deve ser redondo ou deve ter bordas afiadas? Deve ser menor ou maior?"

p Em experimentos, os pesquisadores combinaram nanoesferas de ouro ou nanotriangulos de ouro de ponta afiada com uma molécula de corante à base de rutênio em um invólucro de polímero que impedia as moléculas de migrar para muito longe das partículas. "Esse é essencialmente o nosso eletrodo, "Heiderscheit disse." Se não tivéssemos o polímero, as moléculas do corante estariam livres para se mover e veríamos a luz difundida pela amostra. "

p Com as moléculas restringidas pelo polímero, eles podiam ver claramente moléculas emitindo partículas próximas. Eles determinaram que o aumento do sinal é controlado por uma combinação de tamanho e correspondência de frequência entre a molécula de corante e as nanoesferas, e apenas correspondência de frequência para nanotriangulos.

p A imagem de uma única molécula ainda é um exagero para a técnica nascente, Heiderscheit disse.

p "Essencialmente, estamos imaginando como uma superfície é ativa, "disse ele." O Departamento de Energia (o principal patrocinador do projeto) se preocupa com essa pesquisa porque poderia conseguir um mapeamento de super-resolução da reatividade em uma superfície. "A super-resolução permite a captura de imagens abaixo do limite de difração da luz .

p "Por exemplo, se você tiver nanopartículas em um sistema de bateria, você pode usar ECL para mapear onde as reações são mais quimicamente ativas, "Heiderscheit disse." Você está essencialmente determinando quais nanopartículas são um bom catalisador, e podemos usar essa ferramenta para criar outros melhores. "