作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2010-5-30 16:12:00
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《科学》:纳米壳自组装结构呈独特光学性能
可用来制造能捕捉、存储和弯曲光线的复杂物体,如化学传感器等
 
据美国物理学家组织网5月28日(北京时间)报道,美国科学家找到了一种方法,使7个“纳米壳”(nanoshell)自组装成一个具有独特光学性能的“七聚物”。科学家表示,就像儿童使用积木搭建出复杂的建筑物或者车辆一样,这种自组装纳米粒子的方法可以用来制造能够捕捉、存储和弯曲光线的复杂物体,比如化学传感器、纳米激光器等。相关研究论文刊登在27日的《科学》杂志上。
 
哈佛大学应用物理学家费德里克·卡帕索领导的科学团队制造出了该物质,研究成员也包括“纳米壳”粒子的发明人、美国莱斯大学电子和计算机工程系教授、纳米光子学实验室主任内奥米·哈拉斯。
 
哈拉斯发明的“纳米壳”是一种光学性质可调控的新型纳米颗粒,它是一种中空的金质或银质球体,其大小只有红血细胞的二十分之一,里面含有二氧化硅填充物。“纳米壳”的中空形状让游移在金原子中的电子在吸收光能方面特别有效率,而改变壳的厚度后,吸收光线的频率也随之改变,这特别适用于生物技术方面的应用。比如,把“纳米壳”注入肿瘤之中,并以红外线光照射肿瘤,即可提高其温度,借此消除肿瘤。
 
该论文的联合作者之一、美国莱斯大学的物理学和天文学教授彼得·努德兰德指出,新方法制造出的“七纳米壳”结构创造了一种特殊的共振模式,这种共振会产生特定的光波干涉效应。他还表示,这些特性只会出现在人造物体中,因为这些“七聚物”具有自组装特性,因此,它们比较容易被制造出来,具有很大的商业应用潜力。
 
努德兰德说,新的“七聚物”能够捕捉光、存储能量并且让光以特殊的形式弯曲,而天然物质无法做到这一点,因此,新结构非常适合用来制造超灵敏的生物和化学传感器、纳米激光器以及光子集成回路等。
 
努德兰德是世界著名的等离子体光学专家,他在2008年预测,一个由纳米壳制造出的“七聚物”会产生法诺共振,这激发了卡帕索的研究灵感,开始着手建造这个结构。之前,卡帕索也使用该方法制造出了磁性的由3个“纳米壳”制造的“三聚物”。
 
哈拉斯表示,金属表面的自由电子在适当的电磁波激发下,自由电子与电磁波耦合产生集体震荡,此即所谓的表面电浆共振,其发生于金属与介质的交界面。纳米壳是所有等离子体光学纳米粒子家族中功能最多的一员,纳米粒子自组装方法可以用来制造复杂的二维和三维结构,“七聚物”的成功制造就证明了这一点。
 
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