Tres años después de su descubrimiento de las nanopartículas de oro porosas, nanopartículas de oro que ofrecen una superficie más grande debido a su naturaleza porosa, un investigador de la Universidad de Houston continúa explorando la ciencia y sus aplicaciones potenciales.

Wei-Chuan Shih, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática, utilizará fondos de la National Science Foundation para estudiar la oscilación de electrones en las nanopartículas y desarrollar ideas para aprovecharla.

"Podemos generar electrones calientes al iluminar estas nanopartículas, así que estamos tratando de aprovechar eso, tratando de encontrar una manera de hacer que funcionen, "Dijo Shih.

Su laboratorio el Grupo NanoBioPhotonics en UH, ha explorado cómo reaccionan las nanopartículas de oro porosas a la luz durante varios años; la primavera pasada informó que el calor convertido por luz se puede utilizar para matar bacterias. El mes pasado describieron en Nano letras La primera vez que se demostró la absorción en el infrarrojo cercano mejorada en la superficie (plasmón) para la detección e identificación de sustancias químicas.

La luz en longitudes de onda específicas "excita" los electrones, o los impulsa a moverse, él dijo. Aprovechar la energía generada por los electrones en movimiento implica medir lo que ocurre en pequeñas fracciones de tiempo:una vez que la nanopartícula es golpeada por la luz, los electrones se ponen en movimiento en unos pocos femtosegundos, o una billonésima de segundo. La oscilación de electrones comienza a convertirse en calor después de unos picosegundos, o una billonésima de segundo.

"Son los electrones calientes dentro de los primeros femtosegundos los que nos gustaría cosechar, "Dijo Shih.

Bajo la subvención NSF, Shih dijo que los investigadores de su laboratorio estudiarán si los electrones calientes pueden usarse para mejorar un catalizador que impulsa las reacciones químicas y aumenta la señalización. Trabajará para mejorar esa señalización y determinará formas de usarla.

"Existe alguna evidencia que sugiere que la resonancia plasmónica puede promover reacciones catalíticas, "Dijo sobre la interacción de la luz y las nanopartículas." La luz excita estos electrones para que oscilen dentro de la nanopartícula ". La resonancia plasmónica describe la forma en que los electrones en una pieza de nanomaterial metálico reaccionan a la luz, y Shih dijo que sucede solo en ciertas longitudes de onda.

La investigación para acelerar las reacciones químicas puede tener grandes beneficios en la industria petrolera o petroquímica, ya que las pequeñas mejoras pueden producir grandes impactos. Pero Shih se centra en la biodetección, usar las reacciones químicas para producir una señal más fuerte a partir de pequeños objetivos, mas rapido.

"Estamos interesados ​​en la detección ultrasensible de enfermedades, incluidos los biomarcadores del cáncer, como los ácidos nucleicos y las proteínas, " él dijo.

Aprender a amplificar mejor la señal podría tener varias aplicaciones. Shih señaló que el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas, o ELISA, un análisis comúnmente utilizado para medir proteínas en laboratorios de investigación, depende de una reacción de catálisis para aumentar la señal. Descubrir una forma de mejorar la eficiencia del método tendría amplias consecuencias, solo un ejemplo de cómo el trabajo podría ser útil, él dijo.