Imágenes SEM de nanopartículas fabricadas para SERS mediante litografía por haz de electrones.
En un artículo de revisión oportuno, científicos de Japón, Alemania, y España ofrecen una visión general muy relevante de la historia, interpretación física y aplicaciones de plasmones en nanoestructuras metálicas.
Tadaaki Nagao en el Centro Internacional de Nanoarquitectónica de Materiales (MANA), El Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS) y sus colegas en Alemania y España presentan una revisión sobre plasmones en nanomateriales metálicos. El artículo se publica esta semana en la revista Ciencia y tecnología de materiales avanzados .
Los autores proporcionan una amplia descripción de las propiedades de los plasmones en nanomateriales con énfasis en el trabajo pionero de Ruthemann y Lang sobre espectroscopia de pérdida de energía de electrones (EELS) del movimiento de electrones en láminas metálicas delgadas; análisis infrarrojo reciente de nanobarras y nanoislas metálicas a nanoescala producidas por fotolitografía "de arriba hacia abajo"; y el potencial de los cables atómicos metálicos para soportar modos de resonancia plasmónica. La revisión incluye explicaciones detalladas de plasmones para nanoantenas y biosensores in vivo.
Un plasmón se puede visualizar como una oscilación colectiva de "líquido" electrónico en metales, similar a las olas en el lago, que son el modo colectivo de las moléculas de agua. Es más, Los plasmones de superficie son oscilaciones confinadas a las superficies de los metales, que muestran una fuerte interacción con la luz, conduciendo a la formación de los llamados "polaritones". Las aplicaciones futuristas de los plasmones incluyen lentes ideales e incluso capas de invisibilidad.
La investigación realizada en la década de 1940 por Ruthemann y Lang sobre los electrones que fluyen en láminas de metal delgadas utilizando EELS arrojó el primer signo experimental de la presencia de las "oscilaciones de plasma" teóricamente predichas en los metales. En 1957, Richie y sus colegas predijeron la existencia de plasmones "localizados en la superficie", que fue confirmado por Powell y Swan por EELS unos años más tarde. En la década de 1960, los investigadores determinaron las curvas de dispersión óptica utilizando espectroscopía óptica, abriendo así la posibilidad de aplicaciones ópticas de estructuras de plasmón.
Ilustración de un cáncer multiplex dirigido a nanopartículas SERS codificadas por moléculas Raman y anticuerpos contra el cáncer.
En esta revisión, Nagao y sus colegas ofrecen información sobre las aplicaciones ópticas de plasmones de superficie localizados en estructuras producidas por fotolitografía. Los ejemplos específicos incluyen detectores de nanoantenas metálicas, donde la excitación resonante de la luz conduce a un aumento del campo electromagnético ultra alto debido a los polaritones de plasmón localizados en la superficie de las nanoestructuras; e interacciones ópticas entre matrices de nanobarras para la "dispersión Raman mejorada en la superficie", que muestra potencial para la detección biomolecular in vivo. Los autores también describen la fabricación de un prototipo de antena nanogap aleatoria para la espectroscopia IR mejorada y el monitoreo espectral in situ de la mejora de la superficie de la absorción infrarroja durante el crecimiento de la película.
Es más, los autores describen nuevas tendencias en la investigación de plasmónicos, en particular, observación de modos resonantes plasmónicos en nanocables de indio cultivados en ultra alto vacío sobre sustratos de silicio escalonados. Ellos predicen que estos nanocables se utilizarán como bloques de construcción para desarrollar dispositivos plasmónicos del futuro.
Esta revisión incluye 86 referencias y 12 figuras, proporcionando una fuente invaluable de información actualizada para los recién llegados y expertos en este apasionante campo de investigación.
