Ядро композитных наночастиц диэлектрическое и может состоять из оксида кремния (кремнезёма) или полистирольного латекса. Оболочка - металлическая, из золота или серебра. Такие наноструктры интересны своими необычными оптическими плазмонными свойствами.
Само явление плазмонного резонанса было открыто в 1980-е годы в Калифорнийском технологическом институте (США) в группе под руководством Г. Этуотера. Суть явления - возникновение резонансного взаимодействия между световыми волнами, направленными на поверхность раздела между металлом и диэлектриком, и осциллирующими (под действием света) электронами на поверхности металла. То есть поверхностные электроны начинают колебаться в такт с колебаниями электромагнитного излучения (света), в результате чего возникают поверхностные плазмоны – волны плотности электронов.
Изменение соотношения размера сферического диэлектрика и толщины золотого (серебряного) слоя позволяет менять длину волны резонансного поглощения энергии. Таким путем, можно получать наносферы, избирательно поглощающие волны разной длины - от синего края видимого света до 1000 нм (ближней инфракрасной области).
Способность композитных наночастиц к избирательному поглощению световых волн позволяет, в частности, использовать их для лечения опухолей. В злокачественное новообразование можно вводить плазмонные частицы – либо с кровотоком, либо с помощью антител, затем в место локализации опухоли через кожу направляют луч инфракрасного лазера. Резонансное поглощение энергии ИК-луча наносферами разогревает новообразование так, что раковые клетки погибают, при этом здоровая ткань остается нетронутой.
Исследователям необходимо было получить наночастицы с серебряной или золотой оболочкой, максимум плазмонного поглощения которых лежит в инфракрасном диапазоне 700-1000 нм.
Конструирование таких наночастиц исследователи осуществляли в три этапа. Сперва они синтезировали диэлектрические ядра диаметром 90-450 нм из кремнезема. После чего осаждали на них затравочные наночастицы серебра или золота, и, наконец, выращивали сплошной слой благородного металла заданной толщины.
Экспериментаторы смогли отработать методики первого и второго этапов конструирования плазмонных частиц, кроме того, они опробовали новый способ укрупнения затравочных частиц серебра на поверхности диэлектрических ядер, в результате чего была получена "почти сплошная" оболочка заданной толщины. Спектральные исследования показали, что полученные наносистемы обладают весьма интенсивным пиком плазмонного поглощения в ИК-области.
Ученым осталось «довести до ума» третий этап конструирования плазмонных наноструктур, сообщает журнал "Наука и Жизнь".
