Nanopartículas plasmônicas

Plasmons são elétrons livres na superfície de metais que ficam excitados com a entrada de energia, normalmente da luz. Plasmons em movimento podem transformar energia óptica em calor. Nanopartículas plasmônicas são partículas cuja densidade de elétrons pode se acoplar à radiação eletromagnética de comprimentos de onda muito maiores do que a partícula. Isso se deve à natureza da interface dielétrico-metal entre o meio e as partículas, ao contrário de um metal puro, onde há um limite máximo de qual comprimento de onda de tamanho pode ser efetivamente acoplado com base no tamanho do material. Nanopartículas plasmônicas também exibem propriedades interessantes de espalhamento, absorbância e acoplamento com base em suas geometrias e posições relativas. Essas propriedades únicas os tornaram um foco de pesquisa em muitas aplicações, incluindo células solares, espectroscopia, aprimoramento de sinal para imagens e tratamento de câncer.
Nanopartículas de ouro plasmônicas
Nanopartículas de ouro podem ser usadas para converter energia de forma eficiente porque sua absorbância óptica é cerca de um milhão de vezes maior do que qualquer outra molécula na natureza. Cientistas da Rice University demonstraram que nanopartículas de ouro comuns, conhecidas como colóides de ouro, aquecem em comprimentos de onda próximos ao infravermelho, tão estreitos quanto alguns nanômetros, quando atingidas por pulsos muito curtos de luz laser.
O efeito relatado parece estar relacionado à excitação óptica não estacionária de nanopartículas plasmônicas. Nanopartículas plasmônicas de ouro tornam possível o aquecimento preciso sob demanda. Os pesquisadores descobriram uma maneira de aquecer seletivamente diversas nanopartículas que podem promover seu uso na medicina e na indústria.
As partículas acima respondem tradicionalmente a amplos espectros de luz, e não muito disso na valiosa região do infravermelho próximo. A luz infravermelha próxima é invisível para a água e, mais criticamente para aplicações biológicas, para o tecido. De acordo com os pesquisadores, todas as nanopartículas, começando com coloides de ouro sólido e passando para nanoconchas, nanobastões, gaiolas e estrelas de ouro mais sofisticadas, têm espectros muito amplos, normalmente cerca de 100 nanômetros e, portanto, apenas um tipo de nanopartícula pode ser usado por vez.
A descoberta permitiu aos pesquisadores usar pulsos de laser controlados para ajustar o espectro de absorbância de coloides de ouro puro. O laboratório Rice mostrou que nanopartículas básicas de ouro coloidal podem ser ativadas com eficiência por um pulso de laser curto a 780 nanômetros, com uma amplificação de 88 vezes do efeito fototérmico visto com um laser contínuo.