La medición de la dispersión no linealidades de una nanopartícula Individual plasmónicas

Resumen

Se descubrieron dispersiones saturables e inversas saturables en partículas plasmónicas aisladas y se adoptaron como un nuevo método de contraste sin blanqueo en microscopía de superresolución. Aquí se explican en detalle los procedimientos experimentales de detección y extracción de dispersión no lineal, así como cómo mejorar la resolución con la ayuda de la microscopía de excitación saturada.

Resumen

Plasmónica, que se basa en la oscilación colectiva de electrones debido a la excitación de la luz, implica campos eléctricos locales fuertemente mejorados y, por lo tanto, tiene aplicaciones potenciales en óptica no lineal, que requiere una intensidad óptica extraordinaria. Una de las no linealidades más estudiadas en plasmónica es la absorción no lineal, incluyendo los comportamientos de saturación y saturación inversa. Aunque la dispersión y la absorción en nanopartículas están estrechamente correlacionadas por la teoría de Mie, no ha habido informes de no linealidades en la dispersión plasmónica hasta hace muy poco.

El año pasado, no solo se demostró por primera vez la saturación, sino también la saturación inversa de la dispersión en una partícula plasmónica aislada. Los resultados mostraron que la dispersión saturable exhibe una clara dependencia de la longitud de onda, que parece estar directamente relacionada con la resonancia de plasmón de superficie localizada (LSPR). Combinados con las mediciones dependientes de la intensidad, los resultados sugieren la posibilidad de un mecanismo común subyacente a los comportamientos no lineales de dispersión y absorción. Estas no linealidades de la dispersión de una sola nanosfera de oro (GNS) son ampliamente aplicables, incluso en microscopía de superresolución e interruptores ópticos.

En este artículo, se describe en detalle cómo medir la no linealidad de la dispersión en un solo GNP y cómo emplear la técnica de superresolución para mejorar la resolución de imágenes ópticas basada en la dispersión saturable. Este descubrimiento presenta la primera microscopía de superresolución basada en la dispersión no lineal, que es un nuevo método de contraste sin blanqueo que puede alcanzar una resolución tan baja como l/8 y potencialmente será útil en biomedicina y estudios de materiales.

Introducción

El estudio de la plasmónica ha atraído un gran interés por sus aplicaciones en muchos campos diferentes ^1-4. Uno de los campos más investigados en la plasmónica es plasmónica de superficie, en el que la oscilación colectiva de electrones de conducción parejas con una onda electromagnética externa en una interfaz entre un metal y dieléctrico. Plasmónica de superficie ha sido explorado por sus potenciales aplicaciones en óptica sublongitud de onda, biofotónica, y microscopía ^5,6. El fuerte aumento del campo en el volumen ultra pequeño de nanopartículas metálicas debido a localizada resonancia de plasmón superficial (LSPR) ha atraído una amplia ate....

Protocolo

1. GNS preparación de muestras

1. Antes de preparar la muestra, la solución de coloide sonicado 1 ml GNS durante al menos 15 min a aproximadamente 40 kHz para evitar la agregación de partículas, que puede causar el pico LSPR se desplace.
2. Caída de 100 a 200 l de GNS coloide en un portaobjetos de vidrio con silicato de aluminio y magnesio (MAS) de recubrimiento comercial para fijar el GNSS.
3. Después de al menos 1 minuto, retire el coloide adicional mediante el lavado con agua destilada. El tiempo de espera depende de la densidad de distribución requerida del GNSS. Típicamente, 1-3 resultados min en una densidad adecuada que permita que las pa....

Resultados

La Figura 6 muestra el espectro medido desde un 80 GNS nm. Una curva calculada sobre la base de la teoría de Mie se da en la misma parcela, mostrando excelente acuerdo. El pico LSPR es de alrededor de 580 nm. En el siguiente experimento, la longitud de onda del láser era 532 nm, que fue elegido ya que se encuentra dentro de la banda plasmónica para mejorar la dispersión óptica con efecto plasmónica y permitir la dispersión de saturación ^21.

La Figura 7 pre.......

Discusión

En el protocolo, hay varios pasos críticos. En primer lugar, en la preparación de las muestras, la densidad de las nanopartículas no debería ser demasiado alta, para evitar el acoplamiento entre partículas plasmónica. Si dos o más partículas son muy cerca uno del otro, los resultados de acoplamiento en la longitud de onda LSPR cambiando hacia longitudes de onda más largas, reduciendo así significativamente la no linealidad. Sin embargo, esta técnica de imagen en realidad los mapas de la distribución de los modos plasmón.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
cuerpo de microscopio	Olympus, Japón	Lente de objetivo BX-51
	Olympus, Japón	UPlanSapo, 100X, NA 1.4
Coloide de oro de 80 nm	BBI Solutions, Reino Unido	EM. Láser supercontinuo GC80
	Fianium, Reino Unido	SC400-2-PP
	Thorlabs, EE. UU.	Emisión de campo BB1-E02
SEM	JEOL, Japón	JSM-6330F
espectrómetro	Andor Technology, Reino Unido	Shamrock 163
	Andor Technology, Reino Unido	iDus Moduladores acústico-ópticos DV420A-OE
	IntraAction Corp., EE. UU.	AOM-402AF1
amplificador de bloqueo	Stanford Research Systems, EE. UU.	SR-830
Vidrio deslizante recubierto de	MAS Matsunami Glass, Japón,	S9215