La capacité de divers métaux nobles et diélectriques à améliorer la fluorescence a été comparée par les chercheurs A*STAR, en vue de technologies plus sensibles pour créer de nouvelles applications en biologie et en médecine.
La fluorescence se produit lorsqu'un électron, après excitation d'une molécule fluorophore, retombe de l'état excité à son état fondamental et émet un photon de lumière. En utilisant ce phénomène, marquage fluorescent, une technique très sensible et non destructive, permet de se lier à une région ou un groupe fonctionnel spécifique sur une molécule cible, comme une protéine ou une enzyme.
L'étiquetage fluorescent est couramment utilisé pour le suivi de composés biologiques ou chimiques en minéralogie, médecine légale, et médecine. Son application dans le séquençage de l'ADN, biologie moléculaire et cellulaire, et l'industrie de la sécurité alimentaire suscite également un intérêt considérable, mais repose sur la lumière émise par un seul fluorophore, qui est généralement faible, déjouer sa sensibilité.
Ceci pousse la recherche de technologies qui amplifient la fluorescence, incitant Bai Ping et ses collègues du département d'électronique et de photonique de l'Institut de calcul haute performance A*STAR de Singapour à comparer les capacités d'amélioration de la fluorescence des nanoparticules diélectriques et des nanoparticules métalliques plasmoniques d'argent et d'or.
"Précédemment, les métaux ont été utilisés car ils sont capables de confiner la lumière dans une petite zone, produire un signal plus fort, " explique Bai. " Mais, lorsque le métal est placé à proximité du fluorophore, une partie de la lumière est réabsorbée par le métal, ce qu'on appelle la trempe, ce qui réduit ses capacités d'amélioration de la fluorescence. »
Comme les matériaux diélectriques ne subissent pas de trempe, notamment dans le domaine de la lumière visible, ils ont également été utilisés; mais ont des capacités de confinement plus faibles par rapport aux métaux.
« Un hybride qui combine les avantages des deux matériaux est nécessaire, " dit Bai. " Notre travail compare les performances des deux matériaux en tenant compte de leurs structures et environnements d'exploitation, permettant une comparaison objective.
En raison des petites distances entre les matériaux et les fluorophores, une comparaison expérimentale est très difficile. Les chercheurs ont utilisé une simulation basée sur un modèle de nanoparticules de sphère simple, et observé l'amélioration de la fluorescence dans un environnement d'air et d'eau. Cela leur a permis d'observer les différentes caractéristiques de confinement physique pour chaque matériau.
"Nos résultats montrent que dans l'air le diélectrique est meilleur, mais dans l'eau les métaux se comportent mieux, " dit Bai. " Cela nous a fourni des connaissances pour explorer de nouveaux matériaux et structures qui pourraient combiner les avantages des deux matériaux, avec le potentiel de technologies plus sensibles."
