Возможность выявления очень малого числа молекул нужна почти везде: и, к примеру, в биомедицинской диагностике, и там, где наши жизни сохраняют газовые датчики. Правда, в большинстве случаев нужно, чтобы сенсор был по возможности дешёвым и одноразовым, но одновременно достаточно чувствительным, чтобы детектировать молекулы на уровнях, близких к мономолекулярному.

Учёные из Института материаловедения и инжиниринга (Сингапур) применили неординарный подход к решению этого вопроса, используя не столько химию, сколько физику материалов. Им удалось показать, что тонкие металлические плёнки с наноразмерными отверстиями являются особенно многообещающими рабочими компонентами для молекулярных сенсоров.

Отчёт о своей работе они представили в IEEE Photonics Journal.

Коллективное возбуждение электронов на границе металл — диэлектрик, приводящее к многократному усилению электромагнитного поля (иллюстрация Nature).

Тонкие металлические плёнки с проделанными в них нанометровыми сквозными отверстиями известны такой любопытной особенностью: они пропускают свет определённых длин волн с очень высокой эффективностью, что объясняется возникновением поверхностных плазмонов поляритонов(ППП), являющихся, по сути, коллективным движением электронов на поверхности металла и способных фокусировать свет в точки, куда меньшие, чем длина волны падающего света.

ППП вполне применимы к детектированию молекул с помощью флюоресценции прикреплённых к ним индикаторных молекул. Кроме того, флюоресценция будет значительно усиливаться ППП, а потому может быть легко выявлена под микроскопом даже при очень небольшом количестве молекул.

Таким образом, можно говорить о том, что металлическая плёнка зондирует дырками…