Nanoparticules plasmoniques

Les plasmons sont des électrons libres à la surface des métaux qui sont excités par l'apport d'énergie, généralement de la lumière. Les plasmons en mouvement peuvent transformer l'énergie optique en chaleur. Les nanoparticules plasmoniques sont des particules dont la densité électronique peut se coupler à un rayonnement électromagnétique de longueurs d'onde bien plus grandes que la particule. Cela est dû à la nature de l'interface diélectrique-métal entre le milieu et les particules, contrairement à un métal pur où il existe une limite maximale à la longueur d'onde pouvant être couplée efficacement en fonction de la taille du matériau. Les nanoparticules plasmoniques présentent également des propriétés intéressantes de diffusion, d'absorbance et de couplage en fonction de leurs géométries et de leurs positions relatives. Ces propriétés uniques en ont fait un objet de recherche dans de nombreuses applications, notamment les cellules solaires, la spectroscopie, l'amélioration du signal pour l'imagerie et le traitement du cancer.
Nanoparticules d'or plasmonique
Les nanoparticules d'or peuvent être utilisées pour convertir efficacement l'énergie car leur absorbance optique est environ un million de fois plus élevée que toute autre molécule dans la nature. Des scientifiques de l'Université Rice ont montré que les nanoparticules d'or courantes, connues sous le nom de colloïdes d'or, se réchauffent à des longueurs d'onde du proche infrarouge aussi étroites que quelques nanomètres lorsqu'elles sont frappées par de très courtes impulsions de lumière laser.
L'effet rapporté semble être lié à l'excitation optique non stationnaire de nanoparticules plasmoniques. Les nanoparticules d'or plasmoniques permettent un chauffage ponctuel à la demande. Les chercheurs ont trouvé un moyen de chauffer sélectivement diverses nanoparticules qui pourraient faire progresser leur utilisation en médecine et dans l'industrie.
Les particules ci-dessus répondent traditionnellement à de larges spectres de lumière, et peu d'entre elles se trouvent dans la précieuse région du proche infrarouge. La lumière proche infrarouge est invisible pour l'eau et, plus important encore pour les applications biologiques, pour les tissus. Selon les chercheurs, toutes les nanoparticules, en commençant par les colloïdes d'or massif et en passant par des nanocoquilles d'or, des nanotiges, des cages et des étoiles plus sophistiquées, ont des spectres très larges, généralement d'environ 100 nanomètres, et donc un seul type de nanoparticule peut être utilisé à la fois.
La découverte a permis aux chercheurs d'utiliser des impulsions laser contrôlées pour régler le spectre d'absorbance des colloïdes d'or ordinaire. Le laboratoire Rice a montré que les nanoparticules d'or colloïdal de base pouvaient être activées efficacement par une courte impulsion laser à 780 nanomètres, avec une amplification de 88 fois de l'effet photothermique observé avec un laser continu.