Тайваньские ученые использовали эффект поверхностного плазмонного резонанса для получения люминесценции хлорофилла в листьях Bacopa caroliniana в ультрафиолетовом свете. Для этого они использовали золотые наночастицы.

Известно, что золотые наночастицы люминесцируют в видимой области спектра. Спектр люминесценции золотых наночастиц, как впрочем и любых других наночастиц, смещается в красную сторону с увеличением их размера (см.рис.1).

Рис. 1. Спектр люминесценции наночастиц золота.

На рисунке 2 (слева) схематически представлен процесс возбуждения золотой наночастицы и ее люминесценция. Наночастица золота возбуждается УФ излучением. Поглотившие энергию электроны переходят на более высокие энергетические уровни. Спустя некоторое время происходит термализация электронов (они опускаются на более низкие уровни, скажем, до уровня Ферми) и наночастица люминесцирует на длине волны 395 нм.

Рис. 2. Схематическое изображение возбуждения наночастицы золота и резонансной передачи энергии возбуждения.

Если каким-либо образом заставить передать энергию этого излучения хлорофиллам, можно ожидать появления люминесценции последних в видимом диапазоне спектра (хлорофилл хорошо поглощает в синей и красной областях спектра с пиками 430 нм, 660 нм). На рисунке 3 показана интенсивность фотолюминесценции хлорофилла при возбуждении на 285 и 395 нм. Результаты возбуждения хлорофилла на 395 нм дают довольно интенсивные пики люминесценции на длине волны 670 нм.

Рис. 3. Интенсивность люминесценции хлорофилла.

В эксперименте листья Bacopa caroliniana были помещены в коллоидный раствор золотых наночастиц на 5 дней. Ученые, освещая листья Bacopa caroliniana ультрафиолетом (рис.4), наблюдали их люминесценцию в красной области спектра! Слева показаны изображения в обычном дневном свете, справа – в ультрафиолете. Местонахождение наночастиц золота можно точно определить по светящимся синим точкам на листьях. Считается, что светящиеся листья найдут применения в области bio-LED и био-маркеров.

Рис. 4. Светящиеся листья Bacopa caroliniana.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Su YH, Tu SL, Tseng SW, Chang YC, Chang SH, Zhang WM Influence of surface plasmon resonance on the emission intermittency of photoluminescence from gold nano-sea-urchins. – Nanoscale. – 2010. – Dec 1;2(12):2639–46. Epub 2010 Oct 22.