Elektriska fältfördelningar på mesoporösa Au-filmer under 532nm våglängdsexcitation. Den elektriska fältfördelningen tas från 10 nm djup i filmerna, i vilken måttlig elektrisk fältamplitud tydligt observeras inuti eller vid omkretsen av mesoporerna.
Icke-metalliska mesoporösa strukturer har redan visat potential för tillämpningar inom gaslagring, separation, katalys, jonbyte, avkänning, polymerisation och läkemedelstillförsel. Mesoporösa metallfilmer kan ha fascinerande och användbara optiska egenskaper eftersom de i praktiken är det omvända till nanopartikelmatriser. Nu för första gången ett samarbete mellan forskare i Japan, Kalkon, Korea och Sverige visar ett enkelt tillvägagångssätt för att producera metallfilmer med vanliga avstämbara mesoporer, och visa deras potential för högkänslig optisk detektion.
När ljus faller in på nanostrukturer av ädelmetaller som guld, elektronerna oscillerar kollektivt – en så kallad plasmon – och det förstärker det elektromagnetiska fältet i närheten avsevärt. Enligt Babinets princip inom optik, den omvända strukturen – en mesoporös film – bör leda till liknande lokala elektromagnetiska fältförstärkningar, men som Yamauchi och hans kollegor påpekar i sin rapport, att kontrollera tillväxten av guldkristaller tillräckligt bra för att producera mesoporösa filmer har hittills varit svårt.
Framgången för deras tillvägagångssätt beror på elektrokemi och självmontering av miceller. De löser upp väteguldklorid (eller klorourinsyra, HAuCl4) och polystyren-block-poly(oxietylen) i en lösning av tetrahydrofuran, vilket leder till bildandet av miceller med polystyrenkärna och polyoxietylenskal. Micellerna reducerar AuCl4-jonerna så att guld avsätts på micellerna. Resultatet är mycket regelbundna guldmesoporer med en storlek som kan ställas in genom att variera koncentrationerna av HAuCl4 och polystyrenblock-poly(oxietylen).
Beräkningar visade att hotspots med hög elektrisk fältförstärkning verkligen finns i strukturens porer, och plasmonresonanserna kan ställas in genom att ändra porstorleken. Ytterligare experiment bekräftade ytförbättringen av proteinspektrala signaturer, känd som ytförstärkt Raman-spridning. Forskarna drar slutsatsen, "Den elektrokemiska metoden är allmänt användbar för att bädda in enhetliga mesoporer i andra metall- och legeringssystem, som i allmänhet är svåra att syntetisera."
