Ученые предложили новый способ управления флуоресценцией красителя
Сотрудники лаборатории поверхностных явлений в полимерных системах Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) совместно с коллегами из Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН и НИЯУ МИФИ показали, что изменяя толщину оболочки золотой наночастицы, можно управлять флуоресценцией привитого на нее красителя. Полученные данные имеют большое значение для создания материалов с управляемой флуоресценцией, например, для биомаркеров или оптических наноустройств.
Известно, что в поле металлической наночастицы молекулы флуорофора активнее переходят в возбужденное состояние — это первый шаг, необходимый для последующего светоиспускания. Однако, если возбужденная молекула флуорофора находится от частицы на небольшом расстоянии, то она чаще релаксирует без излучения, отдавая частице металла избыток энергии. Происходит тушение флуоресценции. Флуорофор светится слабее, чем он светился бы в отсутствие поля.
Ученые установили, что флуорофор сульфоцианин-3, привитый на сферическую плазмонную наночастицу с золотым ядром и органокремнеземной оболочкой толщиной 14 нм, благодаря плазмонному усилению флуоресценции светится до 8 раз ярче, чем чистый флуорофор. Если оболочка относительно тонкая (4 нм), напротив, происходит тушение, и флуорофор светит слабее. Изменение толщины оболочки вокруг золотого ядра позволяет управлять эмиссией флуорофора.
«В этой работе мы впервые привили молекулы двух флуорофоров — сульфоцианина-3 и бордипиррометенового красителя — на органокремнеземную оболочку вокруг золотого ядра. Поскольку эффект плазмонного усиления зависит от расстояния между наночастицей золота и флуорофором, то, синтезируя оболочки определенной толщины, мы точно задаем это расстояние, и, следовательно, управляем флуоресценцией», — объяснила один из авторов работы, сотрудник ИФХЭ РАН, кандидат химических наук Мария Карцева.
Также в работе было найдено пограничное расстояние между молекулами флуорофора на поверхности наночастицы, при котором наблюдается переход от безызлучательного межмолекулярного переноса энергии (тушения) к усилению флуоресценции.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.