Tillämpningar inom avbildning och avkänning involverar vanligtvis emission av ljus vid en annan våglängd än exciteringen, eller "sekundär ljusemission". Tolkningen av resonans sekundär ljusemission i termer av grundläggande processer har varit kontroversiell i 40 år. I det här arbetet, forskare fann att resonant elektronisk Ramanspridning och resonansfluorescens båda kan vara användbara beskrivningar av det sekundära utsläppet.

"Plasmoniska nanostrukturer är av stort aktuellt intresse som kemiska sensorer, in vivo avbildningsmedel, och för fototermisk behandling, " förklarade David G. Cahill, en Willett-professor och chef för institutionen för materialvetenskap och teknik vid University of Illinois i Urbana-Champaign. "Tillämpningar inom avbildning och avkänning involverar vanligtvis emission av ljus vid en annan våglängd än excitationen, eller "sekundär ljusemission". Tolkningen av resonans sekundär ljusutsläpp i termer av grundläggande processer har varit kontroversiell i 40 år. "

"I det här arbetet, vi påpekar att resonant elektronisk Raman-spridning och resonansfluorescens båda kan vara användbara beskrivningar av den sekundära emissionen, Cahill tillagd. "Bättre förståelse för dessa principer och deras begränsningar kan resultera i förbättrade biologiska och medicinska avbildningsmetoder."

Fluorescens är en relativt bekant process genom vilken ljus med en färg eller våglängd absorberas av ett material, t.ex., ett organiskt färgämne eller en fosfor, och sedan sänds ljus ut i en annan färg efter ett kort tidsintervall. I Ramans spridning, ljusets våglängd förskjuts till en annan färg i en momentan spridningshändelse. Ramanspridning är inte vanligt i vardagen men är ett viktigt verktyg för analytisk kemi.

"Ljusemission från plasmoniska nanostrukturer vid våglängder kortare än våglängden för pulsad laserexcitation beskrivs vanligtvis som den samtidiga absorptionen av två fotoner följt av fluorescens, som används mycket i biologisk avbildning, " förklarade Jingyu Huang, första författaren till uppsatsen som visas i Proceedings of the National Academy of Sciences . "Dock, vi fann att genom att modellera emissionen som Raman-spridning från elektron-hålspar kan förutsäga hur ljusemissionen beror på laserkraft, Pulsvaraktighet, och våglängd.

"Eftersom vi förstår mer av mekanismen för denna typ av ljusuppdrag, vi kan hjälpa till att designa de biologiska och medicinska avbildningsexperimenten bättre, och samtidigt kan vi också ha mer insikt i den breda bakgrunden av ytförstärkt Raman-spridning som också är relaterad till denna typ av ljusemission, Huang tillade.