Les applications d'imagerie et de détection impliquent généralement l'émission de lumière à une longueur d'onde différente de celle de l'excitation, ou "émission de lumière secondaire". L'interprétation de l'émission de lumière secondaire résonnante en termes de processus fondamentaux est controversée depuis 40 ans. Dans ce travail, les chercheurs ont découvert que la diffusion électronique résonante de Raman et la fluorescence résonante peuvent toutes deux être des descriptions utiles de l'émission secondaire.

« Les nanostructures plasmoniques sont d'un grand intérêt actuel en tant que capteurs chimiques, agents d'imagerie in vivo, et pour la thérapeutique photothermique, " a expliqué David G. Cahill, professeur Willett et chef du Département de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. « Les applications en imagerie et en détection impliquent généralement l'émission de lumière à une longueur d'onde différente de celle de l'excitation, ou « émission de lumière secondaire ». L'interprétation de l'émission de lumière secondaire résonnante en termes de processus fondamentaux est controversée depuis 40 ans."

"Dans ce travail, nous soulignons que la diffusion Raman électronique résonante et la fluorescence résonante peuvent toutes deux être des descriptions utiles de l'émission secondaire, Cahill a ajouté. "Une meilleure compréhension de ces principes et de leurs limites peut entraîner de meilleures modalités d'imagerie biologique et médicale."

La fluorescence est un processus relativement familier par lequel la lumière d'une couleur ou d'une longueur d'onde est absorbée par un matériau, par exemple., un colorant organique ou un phosphore, puis la lumière est émise à une couleur différente après un bref intervalle de temps. Dans la diffusion Raman, la longueur d'onde de la lumière est décalée vers une couleur différente lors d'un événement de diffusion instantané. La diffusion Raman n'est pas courante dans la vie de tous les jours, mais c'est un outil essentiel de la chimie analytique.

"L'émission de lumière à partir de nanostructures plasmoniques à des longueurs d'onde plus courtes que la longueur d'onde d'excitation laser pulsée est généralement décrite comme l'absorption simultanée de deux photons suivie d'une fluorescence, qui est beaucoup utilisé en imagerie biologique, " a expliqué Jingyu Huang, premier auteur de l'article paru dans le Actes de l'Académie nationale des sciences . "Toutefois, nous avons découvert qu'en modélisant l'émission en tant que diffusion Raman à partir de paires électron-trou peut prédire comment l'émission de lumière dépend de la puissance du laser, durée de pouls, et longueur d'onde.

"Comme nous comprenons mieux le mécanisme de ce genre de mission légère, nous pouvons aider à mieux concevoir les expériences d'imagerie biologique et médicale, et en même temps, nous pouvons également avoir un meilleur aperçu du vaste contexte de la diffusion Raman améliorée en surface, qui est également liée à ce type d'émission de lumière, ajouta Huang.