Российские ученые открыли важный факт о свечении наночастиц

Толщина оболочки золотой наночастицы позволяет контролировать флуоресценцию присоединенного к ней красителя. Рассказываем, как работает этот эффект и где его собираются применить.

Изменением толщины оболочки золотой наночастицы можно управлять флуоресценцией привитого на нее красителя.

Источник: Unsplash

Российские ученые обнаружили примечательный эффект: когда специальный краситель (флуорофор сульфоцианин-3) прикрепляется к золотой наночастице, покрытой органокремнеземной оболочкой определенной толщины, он начинает светиться гораздо ярче обычного. Если оболочку сделать толще, свечение становится сильнее, а если тоньше — слабее. Этот эффект позволяет управлять явлением флуоресценции, сообщает Минобрнауки России.

Молекулы флуорофора активнее переходят в возбужденное состояние в поле металлической наночастицы — это важно для дальнейшего светоиспускания. Тем не менее когда возбужденная молекула оказывается близко к частице, она чаще возвращается в исходное состояние без испускания света, передавая излишки энергии металлу. В результате происходит гашение флуоресценции, и флуорофор излучает свет слабее, чем если бы он находился вне влияния поля.

На расстоянии от 5 до 20 нанометров от металлической наночастицы возникает эффект увеличения флуоресценции, называемый плазмонным усилением. В этом случае флуорофоры, поглощающие энергию, чаще преобразуют ее в излучение и начинают светиться ярче.

Как меняется флуоресценция в зависимости от толщины оболочки золотой наночастицы.

Источник: new.ras.ru

«В этой работе мы впервые привили молекулы двух флуорофоров — сульфоцианина-3 и бордипиррометенового красителя — на органокремнеземную оболочку вокруг золотого ядра. Поскольку эффект плазмонного усиления зависит от расстояния между наночастицей золота и флуорофором, то, синтезируя оболочки определенной толщины, мы точно задаем это расстояние, и, следовательно, управляем флуоресценцией», — комментирует один из авторов работы кандидат химических наук Мария Карцева.

При толщине органокремнеземной оболочки в 14 нанометров свечение сульфоцианина усиливается в восемь раз. Если оболочка толще, свечение уменьшается. Например, при толщине 22 нанометра оно лишь в четыре раза сильнее обычного. Значит, идеальная толщина для максимального усиления свечения — 14 нанометров. 

По словам специалистов, результаты исследования важны для разработки материалов с регулируемым свечением. К ним относятся биомаркеры и оптические наноустройства.

Ранее ученые раскрыли неочевидный вред подсолнечного масла. Подробнее об этом написано в другом материале Hi-Tech Mail.