纳米壳自组装结构呈独特光学性能

据美国物理学家组织网5月28日（北京时间）报道，美国科学家找到了一种方法，使7个“纳米壳”（nanoshell）自组装成一个具有独特光学性能的“七聚物”。科学家表示，就像儿童使用积木搭建出复杂的建筑物或者车辆一样，这种自组装纳米粒子的方法可以用来制造能够捕捉、存储和弯曲光线的复杂物体，比如化学传感器、纳米激光器等。相关研究论文刊登在27日的《科学》杂志上。
　　哈佛大学应用物理学家费德里克·卡帕索领导的科学团队制造出了该物质，研究成员也包括“纳米壳”粒子的发明人、美国莱斯大学电子和计算机工程系教授、纳米光子学实验室主任内奥米·哈拉斯。
　　哈拉斯发明的“纳米壳”是一种光学性质可调控的新型纳米颗粒，它是一种中空的金质或银质球体，其大小只有红血细胞的二十分之一，里面含有二氧化硅填充物。“纳米壳”的中空形状让游移在金原子中的电子在吸收光能方面特别有效率，而改变壳的厚度后，吸收光线的频率也随之改变，这特别适用于生物技术方面的应用。比如，把“纳米壳”注入肿瘤之中，并以红外线光照射肿瘤，即可提高其温度，借此消除肿瘤。
　　该论文的联合作者之一、美国莱斯大学的物理学和天文学教授彼得·努德兰德指出，新方法制造出的“七纳米壳”结构创造了一种特殊的共振模式，这种共振会产生特定的光波干涉效应。他还表示，这些特性只会出现在人造物体中，因为这些“七聚物”具有自组装特性，因此，它们比较容易被制造出来，具有很大的商业应用潜力。
　　努德兰德说，新的“七聚物”能够捕捉光、存储能量并且让光以特殊的形式弯曲，而天然物质无法做到这一点，因此，新结构非常适合用来制造超灵敏的生物和化学传感器、纳米激光器以及光子集成回路等。
　　努德兰德是世界著名的等离子体光学专家，他在2008年预测，一个由纳米壳制造出的“七聚物”会产生法诺共振，这激发了卡帕索的研究灵感，开始着手建造这个结构。之前，卡帕索也使用该方法制造出了磁性的由3个“纳米壳”制造的“三聚物”。
　　哈拉斯表示，金属表面的自由电子在适当的电磁波激发下，自由电子与电磁波耦合产生集体震荡，此即所谓的表面电浆共振，其发生于金属与介质的交界面。纳米壳是所有等离子体光学纳米粒子家族中功能最多的一员，纳米粒子自组装方法可以用来制造复杂的二维和三维结构，“七聚物”的成功制造就证明了这一点。