2015: Новый вид плазмонной линейки

Учеными физического факультета МГУ показана возможность использования плазмонных резонансов второго порядка для увеличения диапазона работы плазмонной линейки.

Измерение расстояний на наномасштабах является важной задачей, находящей применение в биологии, биофизике, материаловедении и многих других областях. Одним из способов определения расстояния между нанообъектами (например, нуклеотидами в цепочке ДНК) является так называемый метод плазмонной линейки. Две золотые наночастицы помещаются на концы исследуемого объекта или в точки исследуемого объекта, между которыми необходимо измерить расстояние. Известно, что в металлических наночастицах возможно наблюдение так называемого плазмонного резонанса – увеличения амплитуды колебаний свободных электронов на определенной частоте света, обычно лежащей в видимом диапазоне длин волн, что приводит к усиленному светорассеянию на этой частоте. Известно также, что резонансная частота зависит от наличия вокруг других наночастиц; так, существует однозначная зависимость между расстоянием между двумя сферическими золотыми наночастицами и положением плазмонного резонанса в них. Данная зависимость позволяет решить обратную задачу – по измерению положения плазмонного резонанса можно определять расстояние между частицами и, как следствие, расстояние между исследуемыми нанообъектами.

Традиционные плазмонные линейки обладают значительным недостатком – диапазон их работы ограничен сверху величиной около 100 нм. Для преодоления этого ограничения ученые физического факультета совместно с коллегами из Университета Пари Зюд 11 экспериментально исследовали пары золотых наночастиц вытянутой формы – так называемых наностержней. Известным является то факт, что начиная с некоторой длины, в наностержнях наблюдается два резонанса вместо одного. Оказывается, что наблюдение за более коротковолновым из них позволяет добиться увеличения диапазона работы плазмонной линейки до расстояний порядка 400 нм. Расширение диапазона работы плазмонной линейки является важным шагом для развития новых метрологических методик для био- и материаловедческих приложений.

Результаты работы опубликованы в статье: Maxim R. Shcherbakov, Anton T. Le, Natalia Dubrovina, Anatole Lupu, Andrey A. Fedyanin, "Plasmon ruler with gold nanorod dimers: utilizing the second-order resonance," Optics Letters 40, 7, 1571-1574 (2015)