Forskare vid Nanoscience Center vid universitetet i Jyväskylä i Finland har lyckats producera korta kedjor och ringar av guldnanopartiklar med precision utan motstycke. De använde en speciell sorts nanopartiklar med en väldefinierad struktur och kopplade ihop dem med molekylära broar. Dessa strukturer – som är praktiskt taget enorma molekyler – tillåter extremt noggranna studier av ljus-materia-interaktion i metalliska nanostrukturer och plasmonik. Forskningen finansierades av Finlands Akademi.

Nanoteknik ger oss verktyg för att tillverka nanometerstora partiklar där bara några hundra metallatomer utgör deras kärna. Nya intressanta egenskaper dyker upp i denna skala, till exempel, ljus -materia -interaktionen är extremt stark och katalytisk aktivitet ökar. Dessa egenskaper har lett till flera tillämpningar, Till exempel, kemiska sensorer och katalysatorer.

"Syntes av nanopartiklar ger vanligtvis en mängd olika storlekar och former, " säger föreläsaren Dr Tanja Lahtinen. Tillvägagångssättet vi använder är exceptionellt i den meningen att vi efter rening bara får en enda typ av en nanopartikel. Dessa nanopartiklar har ett specificerat antal av varje atom och atomerna är organiserade som en väldefinierad struktur. Det är i huvudsak en enda enorm molekyl med en kärna av guld.

Dessa nanopartiklar var länkade med molekylära broar som bildar par, kedjor, och ringar av nanopartiklar.

"När den här typen av nanostrukturer interagerar med ljus, elektronmoln i de närliggande metallkärnorna blir kopplade, " förklarar forskaren Dr Eero Hulkko. Kopplingen förändrar avsevärt det elektriska fältet vad molekyler mellan partiklarna känner.

"Att studera nanostrukturer som är väldefinierade på atomnivå gör att vi kan kombinera experimentella och beräkningsmetoder på ett skenbart sätt, " fortsätter Dr Lauri Lehtovaara, Forskarassistent vid Finska Akademien. Vi strävar efter att förstå interaktion mellan ljus och materia i länkade metalliska nanostrukturer på kvantnivå. Djupare förståelse är avgörande för utveckling av nya plasmoniska applikationer.

Forskningen fortsätter ett långsiktigt multidispilinärt samarbete vid Nanoscience Center vid Jyväskylä universitet.

"Jag är mycket glad att våra hängivna ansträngningar för att studera monolagerskyddade kluster och deras applikationer har skapat ett unikt multidisciplinärt kompetenscentrum som kontinuerligt kan publicera högeffektiv vetenskap, säger Hannu Häkkinen, en akademiprofessor och chef för Nanoscience Center.