Fluorescencia Incrementada por el Metal y Plasmónica exaltada en base a nanopartículas de dimensiones menores a las longitudes de onda del espectro electromagnético

Abstract

La fluorescencia como técnica analítica es altamente sensible debido a su dependencia directamente proporcional a la potencia de la lámpara, razón por la cual es una de las técnicas analíticas más sensibles. La emisión depende de igual manera de la estructura química y rendimiento cuántico (ф) asociada a ella, siendo el rendimiento cuántico la relación de fotones absorbidos con respecto a los emitidos. Mediante esta técnica pueden detectarse niveles de concentraciones menores a nM. Sin embargo la mencionada concentración involucra un alto número de moléculas por unidad de volumen en la Nano-escala. Es por ello que nuevas técnicas y metodologías analíticas, de manera de aumentar las sensibilidades de actuales metodologías, se encuentran en continuo desarrollo. En esta área en donde participan diferentes disciplinas puede mencionarse la Fluorescencia Incrementada por el Metal (MEF, del Ingles Metal Enhanced Fluorescence). El fenómeno MEF es un efecto basado en la emisión de un fluoróforo incrementada por la excitación adicional de un Campo Electromagnético de alta Energía generado en distancias cercanas a los nm sobre superficies metálicas. La intensidad de este Campo Electromagnético conocido como “Plasmón”, puede variar en gran medida dependiendo de los metales que lo generan al igual que por variables geométricas. Además, la ubicación espacial de nanomateriales metálicos a distancias definidas en el orden de los nm produce un acoplamiento de ondas electromagnéticas las cuales producen puntos de mayor intensidad electromagnética, fenómeno que se denomina Plasmónica exaltada (EP, del Inglés Enhanced Plasmonics). De esta manera mediante la exacta ubicación de moléculas emisoras en las áreas de alcance de los campos electromagnéticos puede acoplarse al fenómeno MEF. En la presente comunicación se expondrá el estado de desarrollo y aplicaciones de los mencionados efectos. De igual manera se expondrán los últimos estudios realizados por nuestra parte.

The Fluorescence as Analytical technique is highly sensitive based on the lineal relationship with the lamp voltage. For this reason it is one of the highest sensitive analytical techniques, but the emission depends of the structural chemistry and Quantum Yields. The Quantum Yields could be defined as the ratio of photons emitted and absorbed. By this manner it could be detected low concentration below nM. However even within these concentration intervals, in these conditions hundred of molecules per unit of volume at the Nano-scale are involucrated. For this reason, in order to enhance sensitivities, new analytical techniques and methodologies are in continuous development. In this field, where many disciplines converge, it could be mentioned the Metal Enhanced Fluorescence (MEF). This phenomenon was explained by different ways and it still being to be studied; but it is based on the excitation of a fluorophore by a High Energy Electromagnetic Field produced within the near Field of a Metallic surface accompanied with an enhanced emission and Fluorescence Lifetime Decay shortening. This High Electromagnetic Field produced by the electronic oscillation is named ?Plasmon? and it could vary depending of intrinsic properties of the nanomaterials, sizes and shapes. Moreover, these nanomaterials placed at the right distance produce interactions between Electromagnetic Fields that generate hot high intense regions between them that it could be applied for MEF as well. This phenomenon is known as Enhanced Plasmonics (EP). By this manner, if the molecules are placed at the right hot-spot it could be even excite more the Fluorescent reporters via MEF. In the present communication it will be exposed the development and applications of mentioned phenomena based on different approaches. At the same time it will be discussed recent proof of concepts and studies developed by us.