Een gouden nanodeeltje bijna verhuld door een enkel molecuul

Schaduw steeler. De absorptie van licht door een gouden nanodeeltje wordt verminderd – en de schaduw verzwakt – wanneer een kleurstofmolecuul (rood) dichtbij wordt geplaatst. Met experimentele verbeteringen zou het nanodeeltje transparant kunnen worden. Krediet: J. Zirkelbach / Max Planck Inst. voor de Science of Light, via Fysica, DOI: 10.1103 / Physics.13.141

Een team van onderzoekers van het Max Planck Institute for the Science of Light en de Friedrich-Alexander University Erlangen heeft een manier gevonden om een ​​theorie te bewijzen die de mogelijkheid suggereert om een ​​nanodeeltje te verhullen met een enkel molecuul – door het bijna te doen met een gouden nanodeeltje en een dibenzoterryleen molecuul. In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrievenbeschrijft de groep hun experimenten met gekoppelde nanodeeltjes en moleculen, en wat ze ervan hebben geleerd.

Wetenschappers experimenteren al jaren met het koppelen van nanodeeltjes en moleculen. Bij de meeste van dergelijke werkzaamheden dient het nanodeeltje (dat over het algemeen groter is dan het molecuul) als een soort antenne, waardoor het licht naar het molecuul leidt. Het doel was om de emissies van het molecuul te vergroten of om het licht dat ze ontvangen te absorberen – die beide kunnen worden gebruikt om onder bepaalde omstandigheden biomoleculen te detecteren. In ander werk hebben onderzoekers gekeken naar de mogelijkheid om de emissies van het molecuul te regelen om overeen te komen met de golflengte van het binnenkomende licht. In theorie, als ze in fase zijn, zou de schaduw van de nanodeeltjes moeten verdwijnen of volledig verdwijnen – een vorm van verhullen. In deze nieuwe poging probeerden de onderzoekers deze theorie te bewijzen door experimenten uit te voeren met nanodeeltjes en moleculen.

Het werk omvatte eerst het verkrijgen van een gouden nanodeeltje met een breedte van 130 nm om te koppelen met een dibenzoterryleenmolecuul. Hierbij werden een aantal van de gouden nanodeeltjes op een oppervlak geplaatst en vervolgens bedekt met een oplossing die dibenzoterryleenmoleculen bevat. De opstelling werd vervolgens afgekoeld tot het punt dat de oplossing hard werd. Het team gebruikte vervolgens een laser om te zoeken naar een test nanodeeltjes-molecuul-koppeling totdat ze een paar vonden dat nauw was gekoppeld. Vervolgens richtten ze een nabij-infraroodstraal op het paar, vanuit de richting van het molecuul.

Met name het molecuul was aanzienlijk kleiner dan het nanodeeltje. Toch was de korte koppeling voldoende om de schaduw van het nanodeeltje met 10% te verminderen. De onderzoekers suggereren dat een betere controle van de plaatsing van het molecuul en het nanodeeltje de schaduw verder zou verminderen, misschien genoeg om deze volledig te laten verdwijnen. Ze suggereren verder dat hun resultaten de deur openen voor het gebruik van vergelijkbare paren als schakelaars in op fotonen gebaseerde circuits.