Plasmoniska nanopartiklar uppvisar egenskaper baserat på deras geometrier och relativa positioner. Forskare har nu utvecklat ett enkelt sätt att manipulera de optiska egenskaperna hos plasmoniska nanostrukturer som är starkt beroende av deras rumsliga arrangemang.

De plasmoniska nanopartiklarna kan bilda kluster, plasmoniska metamolekyler, och sedan interagera med varandra. Att ändra nanopartiklarnas geometri kan användas för att kontrollera metamolekylernas egenskaper.

"Utmaningen är att få strukturerna att ändra sin geometri på ett kontrollerat sätt som svar på yttre stimuli. I denna studie, strukturer programmerades för att ändra sin form genom att ändra pH, säger adjunkt Anton Kuzyk från Aalto-universitetet.

Användning av programmerbara DNA-lås

I denna studie funktionaliserades plasmoniska metamolekyler med pH-känsliga DNA-lås. DNA-lås kan enkelt programmeras för att fungera vid ett specifikt pH-intervall. Metamolekyler kan vara antingen i ett "låst" tillstånd vid lågt pH eller i avslappnat tillstånd vid högt pH. Båda staterna har mycket distinkta optiska svar. Detta tillåter faktiskt att skapa sammansättningar av flera typer av plasmoniska metamolekyler, med varje typ utformad för att växla till olika pH-värden.

Möjligheten att programmera nanostrukturer för att utföra en specifik funktion endast inom ett visst pH-fönster skulle kunna ha tillämpningar inom området nanomaskiner och smarta nanomaterial med skräddarsydda optiska funktioner.

Denna aktiva kontroll av plasmoniska metamolekyler är lovande för utvecklingen av sensorer, optiska omkopplare, givare och fasskiftare vid olika våglängder. I framtiden, pH-känsliga nanostrukturer kan också vara användbara vid utvecklingen av kontrollerad läkemedelsleverans.