La mejora de la fotoluminiscencia se demuestra a nivel de molécula única para sistemas de dos partículas compuestos por un punto cuántico (Qdot) y nanopartículas de oro (AuNP) unidas por ADN bicatenario (dsDNA) cuando se excitan ópticamente con longitudes de onda dentro del rango de resonancia del plasmón superficial del oro. nanopartícula.
(PhysOrg.com) - La demostración de un método de nanoensamblaje de precisión basado en ADN para hacer grupos de partículas emisoras de luz podría conducir a avances en las células solares, optoelectrónica, y biosensores
Al vincular puntos cuánticos de semiconductores individuales con nanopartículas de oro, Los científicos del Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han demostrado la capacidad de mejorar la intensidad de la luz emitida por puntos cuánticos individuales hasta en 20 veces. El método de precisión para hacer los grupos de partículas emisoras de luz - publicado en línea el 26 de julio de 2010 en la revista ChemComm - mejorará enormemente la capacidad de los científicos para estudiar y modificar las propiedades ópticas de los puntos cuánticos, y eventualmente podría conducir a dispositivos mejorados de conversión de energía solar, electrónica controlada por luz, y biosensores.
"Puntos cuánticos:diminutos cristales de materiales semiconductores que emiten fluorescencia, o emitir luz, en respuesta a la fotoexcitación:tienen un enorme potencial para su uso en una amplia gama de campos, desde la conversión de energía solar hasta la informática y la medicina, ”Dijo Mircea Cotlet, físico químico del Centro de Nanomateriales Funcionales (CFN) de Brookhaven y autor principal del estudio actual. "Pero muchos factores pueden influir en la luz que emiten, y es difícil clasificar las contribuciones de estos factores en muestras grandes debido al promedio de conjunto inherente. La construcción de estructuras de una sola molécula en el CFN parecía la forma ideal de desentrañar estos efectos ".
El equipo de Brookhaven desarrolló recientemente una técnica de precisión para construir tales estructuras nanométricas utilizando hebras cortas de ADN como un "pegamento" altamente específico para unir partículas.
"El ADN consta de dos hebras con pares complementarios de bases que se unen de una sola manera, "Explicó Oleg Gang, líder del equipo que desarrolló la técnica. “Al variar la longitud de las hebras individuales y unir piezas complementarias a las partículas que queremos unir, y anclar todo el proceso en una superficie de montaje, podemos controlar con precisión la construcción de nanoclusters individuales ".
En el estudio actual, el equipo utilizó este proceso de varios pasos para unir puntos cuánticos semiconductores a nanopartículas de oro. Se sabe que los materiales metálicos afectan las propiedades ópticas de los puntos cuánticos, ya sea mejorando o inhibiendo la fotoluminiscencia, dependiendo de una variedad de factores, incluido el tamaño y la forma de los materiales, la distancia entre ellos, y la longitud de onda de la luz utilizada para inducir la fotoexcitación.
La técnica de montaje de precisión permitió a los científicos controlar el tamaño, forma, y factores de distancia con un alto grado de precisión y probar el efecto de la longitud de onda de forma aislada. Eligieron específicamente dos longitudes de onda para probar:una cercana a la llamada "resonancia de plasmón" de las nanopartículas de oro, es decir, una longitud de onda que induce una oscilación colectiva de los electrones conductores del material, lo que lleva a una fuerte absorción de luz en esa longitud de onda, y fuera de este rango.
La longitud de onda dentro del rango de resonancia del plasmón aumentó la fotoluminiscencia aproximadamente cuatro veces en comparación con la luminiscencia lograda por la longitud de onda fuera del rango de resonancia del plasmón. En comparación con la fotoluminiscencia de puntos cuánticos individuales no vinculados a nanopartículas de oro, la longitud de onda resonante realzó la fotoluminiscencia de los puntos cuánticos ligados con oro en un orden de magnitud.
“Esta capacidad de controlar las propiedades excitónicas en puntos cuánticos fluorescentes plasmónicos es esencial para el desarrollo de dispositivos como las células solares, la luz emite diodos, o circuitos ópticos y podría mejorar la sensibilidad de los ensayos de biosensores basados en puntos cuánticos, —Dijo Cotlet.
