Исследования в области фундаментальной физики привели к созданию сверхчувствительных наносенсоров

Источник: nano-portal.ru

Работу, которая финансируется Советом по Инженерным и Научным Исследованиям, возглавили физики Лондонского Имперского Колледжа. Исследователи показали, что при соединении двух специфических наноструктур из золота и серебра, можно получить необыкновенно чувствительный сенсор, способный регистрировать отдельные молекулы определенных химических веществ в непосредственной близости от него.

Все из полученных в результате эксперимента наноструктур примерно в 500 раз меньше толщины человеческого волоса и имеют различную форму. Одна из них, например, выглядит как плоский диск, другая – как бублик. Что важно, это взаимодействие этих наноструктур со светом, которое совершенно отличается от поведения каждой из них в отдельности. Ученые определили, что совместно они различным образом рассеивают излучение определенных длин волн в видимом спектре – некоторые длины волн –значительно меньше, а некоторые – наоборот, больше. В результате, излучение определенной длины волны проходит через объединенные наноструктуры практически совершенно без потерь.

Это свойство, по-видимому, зависит от состояния среды в непосредственной близости от наноструктур, как считали сами исследователи, и это подтвердило компьютерное моделирование. Взаимодействие со светом таких систем имеет исключительную чувствительность по отношению к изменениям состояния окружающей среды. По мнению руководителя работ проф. Стефана Мейера из Имперского Колледжа, им удасться систематизировать уникальные свойства полученных наночастиц и их систем с целью создания чувствительных наносенсоров.

Наноструктуры различных металлов исследовались и использовались в качестве сенсоров и раньше, благодаря их высокой степени взаимодействия со светом, которая зависит от так называемых локализованных плазмонных резонансов. В частности, ученые наблюдали ярко выраженные Фано резонансные пики, которые появляются благодаря когерентному соединению двух плазмонных мод в плазмонных нанорезонаторах. Однако, пара наночастиц, которая демонстрирует столь высокочувствительную избирательность, получена впервые.

Ученые со всей определенностью считают, что такие устройства могут быть специально приспособлены (настроены) на распознавание различных химических веществ путем модификации поверхности наноструктуры с использованием специальных молекулярных ловушек. При этом должно происходить улавливание конкретных молекул, которые и будут изменять длину волны поглощаемого и рассеиваемого сенсором излучения, что, в свою очередь, проявится в изменении цвета датчика.

Проф. Мейер отмечает, что полученный результат является ярким свидетельством плодотворного сотрудничества физиков различных специальностей, и по значимости его можно сравнить со знаменитой аналогией – прозрачностью, индуцированной электромагнитным облучением – знаменитым явленим из области квантовой механики.