(Phys.org) —Las nanoestructuras metálicas pueden actuar como pequeñas antenas para controlar la luz, ya que pueden enfocar y guiar la luz en las escalas más pequeñas. Las propiedades ópticas de estas antenas dependen en gran medida de su tamaño y forma, lo que dificulta predecir qué forma elegir para un efecto óptico deseado sin depender de cálculos teóricos complejos. Mohsen Rahmani y compañeros de trabajo del Instituto de almacenamiento de datos A * STAR, Singapur, y el Imperial College de Londres, REINO UNIDO, ahora han desarrollado un método que permite el diseño práctico y confiable de estas nano-antenas.

Su método se basa en una nueva comprensión de las propiedades de resonancia óptica de algunos bloques de construcción estandarizados de las antenas que surgen de los plasmones:los movimientos colectivos de electrones en su superficie. "Nuestra comprensión novedosa captura aspectos del diseño de dispositivos que se extienden mucho más allá de los mecanismos de interferencia óptica conocidos y avanza significativamente nuestra comprensión del espectro de resonancia plasmónica. Esto podría generar nuevas aplicaciones, "explica Rahmani.

Algunas de las propiedades más útiles de las antenas plasmónicas surgen cuando las nanoestructuras metálicas se acercan entre sí. Esto conduce a efectos de interferencia cerca de su superficie que provocan características espectrales nítidas, conocidas como resonancias Fano. Cualquier cambio cerca de las nanoestructuras, como la introducción de algunas moléculas o fluctuaciones de temperatura, puede impactar las sensibles resonancias Fano. Estos cambios se pueden detectar y utilizar para aplicaciones de detección.

Típicamente, los investigadores utilizan iterativamente modelos informáticos de nanoestructuras para optimizar el diseño de antenas plasmónicas. Rahmani y sus colaboradores simplificaron el enfoque mediante el uso de subunidades estandarizadas de nanopartículas llamadas oligómeros plasmónicos (ver imagen). Por ejemplo, deconstruyeron una estructura en forma de cruz, que consta de cinco puntos, en dos subunidades diferentes:una con tres puntos en una línea y otra con cuatro puntos externos. Luego determinaron la resonancia plasmónica de una matriz completa simplemente combinando esas subunidades.

Modelando las propiedades de los oligómeros y comparando sus resultados con mediciones de espectros ópticos, Rahmani observó una dependencia sistemática de las resonancias ópticas en subunidades individuales. Los hallazgos del equipo sugieren que las propiedades ópticas de varias antenas plasmónicas se pueden diseñar fácilmente a partir de unos pocos bloques de construcción básicos.

"Las combinaciones posibles son casi infinitas y estas estructuras podrían encontrar muchas aplicaciones, ", dice Rahmani. Estos van desde láseres a nanoescala e interruptores ópticos para telecomunicaciones hasta biosensores." Ahora vamos a desarrollar estos oligómeros como plataformas de nanosensores para detectar la adsorción de moléculas químicas y monocapas de proteínas ".