Trois ans après sa découverte de nanoparticules d'or poreuses - des nanoparticules d'or qui offrent une plus grande surface en raison de leur nature poreuse - un chercheur de l'Université de Houston continue d'explorer la science et les applications potentielles.

Wei Chuan Shih, professeur agrégé de génie électrique et informatique, utilisera le financement de la National Science Foundation pour étudier l'oscillation des électrons dans les nanoparticules et développer des idées pour l'exploiter.

"Nous pouvons générer des électrons chauds en éclairant ces nanoparticules, donc on essaie d'en profiter, essayer de trouver un moyen de les faire fonctionner, " dit Shih.

Son laboratoire, le groupe NanoBioPhotonics à l'UH, a exploré pendant plusieurs années comment les nanoparticules d'or poreuses réagissent à la lumière; le printemps dernier, il a signalé que la chaleur convertie en lumière peut être utilisée pour tuer les bactéries. Le mois dernier, ils ont décrit dans Lettres nano la première fois que l'absorption dans le proche infrarouge améliorée par la surface (plasmon) a été démontrée pour la détection et l'identification chimiques.

La lumière à des longueurs d'onde spécifiques "excite" les électrons, ou les pousse au mouvement, il a dit. Profiter de l'énergie générée par les électrons en mouvement consiste à mesurer ce qui se passe sur de minuscules fractions de temps :une fois la nanoparticule frappée par la lumière, les électrons sont mis en mouvement en quelques femtosecondes, ou un quadrillionième de seconde. L'oscillation électronique commence à se convertir en chaleur après quelques picosecondes, ou un billionième de seconde.

"Ce sont les électrons chauds dans les premières femtosecondes que nous aimerions récolter, " dit Shih.

Dans le cadre de la subvention NSF, Shih a déclaré que les chercheurs de son laboratoire étudieraient si les électrons chauds peuvent être utilisés pour améliorer un catalyseur qui entraîne des réactions chimiques et stimule la signalisation. Il travaillera à améliorer cette signalisation et à déterminer des façons de l'utiliser.

"Il existe des preuves suggérant que la résonance plasmonique peut favoriser des réactions catalytiques, " a-t-il dit à propos de l'interaction de la lumière et des nanoparticules. " La lumière excite ces électrons à osciller au sein de la nanoparticule. " La résonance plasmonique décrit la façon dont les électrons d'un morceau de nanomatériau métallique réagissent à la lumière, et Shih a dit que cela ne se produit qu'à certaines longueurs d'onde.

La recherche pour accélérer les réactions chimiques peut avoir d'énormes bénéfices dans l'industrie pétrolière ou pétrochimique, car de petites améliorations peuvent produire des impacts importants. Mais Shih se concentre sur la biodétection, utiliser les réactions chimiques pour produire un signal plus fort à partir de cibles minuscules, plus vite.

"Nous nous intéressons à la détection ultrasensible des maladies, y compris les biomarqueurs du cancer tels que les acides nucléiques et les protéines, " il a dit.

Apprendre à mieux amplifier le signal pourrait avoir plusieurs applications. Shih a noté que le test immuno-enzymatique, ou ELISA - une analyse couramment utilisée pour mesurer les protéines dans les laboratoires de recherche - dépend d'une réaction de catalyse pour amplifier le signal. Découvrir un moyen d'améliorer l'efficacité de la méthode aurait de vastes conséquences, juste un exemple de la façon dont le travail pourrait être utile, il a dit.