برای کمک به توسعه مواد مورد استفاده در صنعت الکترونیک، حسگری و پزشکی، محققان نانوذرات هیبریدی با پوسته پلیمری ساخته و آن را مشخصه‌یابی کردند.
تولید ذرات هیبریدی پلاسمونیک با پوسته‌ای پلیمری
یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی شیمیدانان دانشگاه رایس، کریستی لندز و استفان لینک، ذرات هیبریدی ساخته‌‌اند که خواص منحصر به فرد جذب نور نانوذرات پلاسمونیک را با انعطاف‌پذیری پوشش‌های پلیمری کاتالیزوری ترکیب می‌کند. نتایج این پروژه می‌تواند به کاربردهای پلاسمونیک در الکترونیک، تصویربرداری، حسگری و پزشکی کمک کند.
پلاسمون‌ها موج‌های قابل تشخیص انرژی هستند که در اثر برانگیختگی با نور یا سایر ورودی‌ها، روی سطح برخی فلزات ایجاد می‌‌شوند. از آنجا که بسته به اندازه، شکل و نوع آن‌ها به ورودی‌های خاص حساس بوده و قابل تنظیم هستند، بنابراین به‌عنوان حسگر، عوامل تصویربرداری زیستی و حتی به‌عنوان داروهای درمانی نیز این مواد قابل استفاده هستند.
امیلی سرلز، شان کالینز و لیلیان ایلیگ در رایس، به دنبال ایجاد نانوآنتن‌های هیبریدی با حداکثر انتقال انرژی از هسته‌های فلزی به یک پوشش پلیمری بودند.
آن‌ها راهی برای پوشش‌دهی نانوذرات طلا روی یک زیرلایه الکتروشیمیایی با یک پلیمر حساس به نور و پایه نیکل پیدا کردند. زمانی که این ساختار توسط نور برانگیخته می‌شود، انرژی حاصل از پلاسمون‌های طلا به داخل پوشش جریان می‌یابد در حالی که پتانسیل اعمال شده در سلول الکتروشیمیایی باعث پلیمریزاسیون مونومرهای محلول می‌شود و اندازه پوشش را دو برابر می‌کند. هیبرید حاصل با انتقال انرژی به پوسته پلیمر باعث پراکندگی نور از پلاسمون‌ها می‌شود.
سرلز گفت: «امید ما این بود که چون انرژی پلاسمون را در پلیمر قرار داده‌ایم، اکنون می‌توانیم آن انرژی را مهار کنیم تا با سایر مولکول‌های سطح تماس پلیمر و فلز واکنش نشان دهد. هیچ واکنشی دیده نشد، این همان جایی است که ما می‌خواهیم بیشتر روی آن متمرکز شویم.»
ذرات طلای دارای پوشش پلیمری قبل از پلیمریزاسیون حدود ۳۵ در ۸۵ نانومتر اندازه‌گیری شد که بعد از پلیمریزاسیون این ابعاد تقریبا به دو برابر رسید. در پیک آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌ها، آن‌ها به کارایی ۵۰ درصد در انتقال انرژی از نانوذره به پوشش رسیدند که ۲۰ درصد بهتر از دستاورد پیشین بود.
این آزمایش‌ها شامل قرار دادن ذرات منفرد پوشش داده شده روی الکترود اکسید قلع ایندیم در زیر میکروسکوپ و تصویربرداری میدان تاریک فراطیفی برای ثبت طیف‌های پراکندگی آن‌ها بود.
نتایج این مطالعه در مجله American Chemical Society ACS Nano منتشر شده است.
