Las nanopartículas metálicas podrían desempeñar un papel clave en los detectores de luz de próxima generación, circuitos ópticos, y terapias contra el cáncer. Para que estas tecnologías futuras se hagan realidad, Es importante comprender qué sucede cuando se hace que las nanopartículas experimenten vibraciones, y la consiguiente dispersión de luz que puede ocurrir debido a oscilaciones, o plasmones de superficie, en su nube de electrones libres. Sin embargo, poco se sabe acerca de cómo estas vibraciones se ven afectadas por el entorno inmediato de la nanopartícula, en particular, cómo el medio ambiente afecta la disipación de energía de una nanopartícula cuando vibra.

Sudhiranjan Tripathy en el Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y compañeros de trabajo, colaborando con Arnaud Arbouet y colegas del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) en Francia, ahora han analizado el efecto de diferentes entornos en nanopartículas de oro individuales, sus vibraciones acústicas y la disipación de energía asociada.

Los investigadores examinaron nanorings individuales hechos de oro utilizando espectroscopía de absorción transitoria, que implica excitar la muestra con un pulso de luz láser antes de medir la absorbancia de la luz en varias longitudes de onda. Midieron tanto el período de vibración como el tiempo de amortiguación, la velocidad a la que el nanoring pierde su energía en su entorno.

“Cuando un sistema metálico se reduce a dimensiones nanométricas, sus modos de vibración pueden volverse muy diferentes en comparación con su forma general, ”Explica Tripathy. "Por ejemplo, la amortiguación de las vibraciones acústicas se ve fuertemente afectada por las propiedades elásticas del entorno y la interfaz entre la nanopartícula y su entorno ”.

Estudios previos de espectroscopia han experimentado con grandes grupos de nanopartículas, pero el enfoque colectivo tiene sus límites porque las nanopartículas de diferentes tamaños pueden tener diferentes períodos de vibración. Los investigadores superaron el problema trabajando con nanorings individuales, pero la solución alternativa tuvo sus propias dificultades.

El primer desafío fue la nanofabricación de nanoobjetos perfectamente controlados y caracterizados. En segundo lugar, estaba el problema de detectar y monitorear las vibraciones acústicas de un solo nano-objeto metálico. Esto significó que los investigadores tuvieron que medir cambios relativos del orden de uno en 10 millones.

Los investigadores estudiaron nanorings individuales que estaban rodeados de aire o glicerol, y se centró en cómo los diferentes entornos afectaban el tiempo de amortiguación de las vibraciones. Esto proporcionó información valiosa sobre cómo se disipaba la energía de los nanorings a su entorno. Lo más revelador, los tiempos de amortiguación fueron significativamente más cortos en el glicerol de alta viscosa.

“Nuestro trabajo abre perspectivas interesantes, incluido el uso de nanopartículas metálicas como sensores de masa, o como sondas nanométricas de las propiedades elásticas de sus entornos locales, ”Dice Tripathy.