بهبود در طیف سنجی مادون قرمز

پژوهشگران دانشگاه بوستون برای اولین بار از رزونانس پلاسمونیک چندگانه برای افزایش مقدار پرتوهای مادون قرمز که توسط یک ماده جذب می‌شود استفاده کردند. این روش می‌تواند برای بررسی ساختار مواد زیستی استفاده شود. با این روش، برای هر مولکول می‌توان اثر منحصر به‌فردی تعریف کرد.

برخی مولکول‌ها، به ویژه مولکول‌های زیستی، می تواند توسط پرتوهای مادون قرمز دچار ارتعاش شوند. هر نوع پیوندی می‌تواند ارتعاش خاص خود را داشته باشد بنابراین می‌توان از نوع ارتعاش انجام شده توسط یک مولکول به نوع پیوندهای آن پی برد. با این کار اگر مقدار ماده مورد نظر بسیار کم باشد باز هم شناسایی ساختار آن امکان‌پذیر است.

هایتیز آلتوگ و همکارانش پیش از این نشان داده بودند که برخی نانوذرات فلزی مهندسی شده می‌تواند در طول موج مادون قرمز میانی رزونانس داشته باشند. این نانوذرات می‌توانند از طریق پلاسمون سطحی محلی با نور برهمکنش شدیدی بدهند با این کار خود این نانوذرات به‌عنوان یک نانوآنتن عمل می‌کنند. از این نوسان پلاسمونی در طول موج مادون قرمز می‌توان برای پیمایش استفاده کرد به‌طوری که مود ارتعاشی یک مولکول را با استفاده از این ابزار تحریک کرد.

هرچند این ابزار برای افزایش جذب نور مناسب است اما یک اشکال بزرگ دارد و آن این که  تنها مودهای ارتعاشی خاصی با این روش تحریک می شوند این بدان معناست که تنها تعداد معدودی از پیوندهای مولکولی می‌تواند با این سیستم مطالعه شوند. برای حل این مشکل باید نوسانگرهای جدیدی تولید کرد که بتواند مودهای مختلفی را تحت پوشش قرار دهد.

این گروه تحقیقاتی یک نوع پلیمر را برای این پروژه در نظر گرفتند پلیمری که می‌تواند موجب جذب چندگانه مادون قرمز در مولکول‌های زیستی شود. اگر بتوان اطلاعاتی درباره پیوندهای مختلف در یک مولکول به‌دست آورد آنگاه می‌توان این پیوندها را از هم تشخیص داد.

این تیم تحقیقاتی یک جاذب کامل دو باندی ساختند که در آن از دو نانوسیم طلا استفاده شده بود که در فاصله چند صد نانومتری هم قرار گرفتند. میان این دو نانوسیم از یک لایه نازک فلوراید منیزیوم استفاده شده بود. این سیستم مانند یک نوسانگر عمل کرده به‌طوری که می‌تواند ۹۰ درصد پرتو ورودی را جذب کند به‌همین دلیل است که به آن جاذب کامل گفته می‌شود.

نتایج این تحقیق در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.