четверг, 22 марта 2012 г.

Квантовые плазмоны впервые были экспериментально изучены для наночастиц в 1 нм

Квантовые плазмоны впервые были экспериментально изучены для наночастиц в 1 нмСпорный вопрос о существовании плазмонов, коллективных колебаний электронов для отдельных металлических частиц размером в один нанометр, наконец-то решён инженерами из Стэнфордского университета (США). Такие частицы содержат всего от 100 до 10 000 атомов. Экспериментальное исследование этого феномена может повлиять на всю нанотехнологическую отрасль.

Плазмоны и их эффекты в металлических наночастицах изучаются давно и всерьёз, с тем чтобы быть применёнными в нанофотонике, биологии, спектроскопии и солнечных батареях. Хотя их свойства для частиц, превышающих 10 нм, описаны довольно подробно, всё, что меньше, долгое время оставалось недоступным исследователям из-за слабого рассеивания столь малыми частицами и металл-лигандного взаимодействия, а также недостаточной разрешающей способности применяемых инструментов наблюдения.

Поэтому до недавнего времени плазмонные свойства наночастиц менее 10 нм оставались неясными, а их использование в традиционных нанотехнологических приложениях было затруднительным. В новой работе исследователей из Стэнфордского университета изучался плазмонный резонанс в отдельных безлигандных наночастицах серебра с использованием просвечивающего растрового электронного микроскопа (E-STEM), который лишь недавно заработал в Стэнфорде. Показания E-STEM, в свою очередь, корректировались по методу спектроскопии потерь энергии электронов (EELS) — техники, определяющей потерю электронами энергии при прохождении через наночастицу.

Всё это позволило провести прямую корреляцию между геометрией и размерами 1–10-нанометровых частиц и их поверхностным плазмонным резонансом. В частности, выяснилось, что при диаметре наночастицы серебра в 2 нм плазмонный резонанс начинается при энергии входящих электронов, на 0,5 эВ большей, чем для частиц величиной в 20 нм.

Учёным удалось создать действующую аналитическую квантовомеханическую модель, описывающую такой сдвиг в пороговой восприимчивости плазмонного резонанса. По их словам, дело в изменении абсолютной диэлектрической проницаемости наночастиц в сравнении с образцами бóльших размеров. Исследованные 1-нанометровые частицы смогут применяться с лучшей эффективностью (благодаря большей поверхностной площади) как при создании нанокатализаторов, так и в квантовой оптике и электронике, где они позволят заметно уменьшить размер элементной базы.

Кроме того, авторы полагают, что использование десятикратно меньших наночастиц для фототермальной абляции раковых клеток (технологии, активно изучаемой сегодня в онкологии) поможет уничтожать смертоносные клетки с меньшим риском для здоровых тканей пациентов. Обычно наночастицы наносятся на поражённые клетки, после чего их подвергают инфракрасному излучению. При этом опухолевые клетки умирают от перегрева, а здоровые ткани не страдают. По крайне мере не должны страдать: плазмонный резонанс на поверхности наночастиц защищает находящиеся ниже здоровые ткани от волн меньше определённой частоты (так называемой плазмонной). Впрочем, у используемых сегодня наночастиц плазмонная частота довольно высока, и тепловое воздействие на здоровые клетки полностью исключить не удаётся, что, понятно, небезвредно. С новыми наночастицами этого можно будет избежать.

Подготовлено по материалам Стэнфордского университета и Nature.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

К концу века человечество будет бросать в воду $2 трлн в год
Уровень моря поднимается, растут и связанные с этим затраты. К концу века последствия климатических изменений в Мировом океане будут ежегодно обходиться в $2 трлн, сообщает доклад Стокгольмского института окружающей среды (Швеция). Доклад вошёл в книгу «Оцениваем океан», составленной институтом к Конференции ООН по устойчивому развитию, которая пройдёт в июне в Рио-де-Жанейро (Бразилия). К сер...
  (читать дальше)

Как мозжечок фильтрует сенсорную информацию
В клетках мозжечка найдены ионные каналы, выполняющие функцию информационного фильтра: они пропускают только важные нервные импульсы, на которые действительно нужно реагировать. Мозжечок управляет нашими движениями, опираясь на сенсорную информацию: мы видим кружку и тянемся к ней рукой; мы слышим громкий звук и поворачиваемся в ту сторону, откуда он донёсся. Эти сигналы приходят к нему через кл...
  (читать дальше)

Открыт новый метод переноса протона
Команда учёных из Университета Южной Калифорнии и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (США) открыла новый путь, по которому протон переходит от одной молекулы к другой, что является основным этапом бесчисленного количества химических и биологических реакций. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemistry. Руководитель проекта Анна Крылова из Университета Южной Калифорнии ...
  (читать дальше)

Как мозг различает субъективное и объективное движение
Мы следим за проезжающей машиной и понимаем, что движется она, а не улица. Это происходит благодаря совместной работе двух зон мозга, одна из которых не воспринимает собственных движений глаза. Когда мы видим муху, летающую по комнате, у нас не появляется даже мимолётной мысли о том, что это, дескать, комната движется вокруг мухи, а последняя находится на месте. То есть мы, конечно, можем себе т...
  (читать дальше)

Создан лазерный перископ
Новая активная лазерная система получения изображений, разработанная в Массачусетском технологическом институте (МТИ), способна использовать непрозрачные поверхности как зеркала и принимать от них информацию об объектах за углом. Она может найти применение не только в военных и полицейских целях, но и в системах навигации автономных транспортных средств. В работе, которая выходит на этой неделе ...
  (читать дальше)

Размер имеет значение, или От чего зависит точность мимикрии
Полная и совершенная мимикрия важна для больших животных, которые служат для хищника чрезвычайно заманчивой добычей. Если животное невелико, то оно может позволить себе не слишком точно копировать опасный облик: из-за малого размера хищник вряд ли на него покусится. Мимикрия в живой природе распространена повсеместно: безобидные растения и животные стараются скопировать облик более опасного вида...
  (читать дальше)

Почему мужчины лысеют?
Избыток простагландина D2 в коже головы подавляет рост волосяных сумок и, следовательно, собственно волос. Почти 80% мужчин страдают от андрогенетической алопеции, то есть облысения. Это бывает у всех по-разному — у кого-то в молодости, у кого-то в старости, и по-разному проявляется: одни лысеют полностью, другие отделываются небольшими залысинами. Некоторые мужчины готовы отдать буквально всё з...
  (читать дальше)

Впервые предложен количественный метод in vivo-изучения метаболизма селена
Селен не самая обычная пищевая добавка. Он овеян невероятным количеством слухов и ничем не подкреплённых убеждений. Даже производители витаминов вместе с государственными контролирующими органами по надзору за качеством медпрепаратов не могут прийти к единому мнению о рекомендуемой дневной норме селена. «Слепая вера» не обходит стороной и врачей, которые без всяких на то оснований рекомендуют эту ...
  (читать дальше)

Oracle увеличила квартальную прибыль на 18 процентов
Корпорация Oracle обнародовала показатели деятельности в третьей четверти текущего финансового года, завершившейся 29 февраля. Один из крупнейших поставщиков программного обеспечения получил за три месяца $9,0 млрд дохода. Это на 3% больше по сравнению с третьим кварталом предыдущего финансового года, когда выручка равнялась $8,8 млрд. За отчётный период доход от продажи новых лицензий на ПО у...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)