Resonancia de plasmon superficial

1. ¿QUÉ ES UN PLASMÓN SUPERFICIAL (PS)?

Los plasmones son oscilaciones colectivas de los electrones de conducción de un metal. La resonancia de plasmones superficiales es un fenómeno óptico que ocurre cuando una luz polarizada se dirige desde una capa de mayor índice de refracción (un prisma) hacia una de menor índice de refracción.

2. FUNDAMENTO TEORICO:

La resonancia de plasmonsuperficial, en general, utiliza un metal como capa de menor índice de refracción.
Los metales, además de reflejar la luz, tienen una propiedad óptica: bajo ciertas condiciones la luz puede viajar por las superficies metálicas si alejarse de ellas. Esta es una propiedad muy importante, ya que en condiciones normales, la luz viaja por las tres dimensiones del espacio y no se la confina con facilidad.En realidad, esta luz superficial es una onda más complicada que la luz normal, ya que no consiste sólo en un campo electromagnético, sino que involucra también los electrones libres presentes en los metales.
Rufus Ritichie descubrió estas ondas, o “plasmones superficiales” en los años cincuenta del pasado siglo.
Sin embargo, como los electrones al moverse disipan energía en forma de calor, alos PS se les había tenido siempre como un sumidero de energía. En efecto, en una décima de milímetro, más de la mitad de la intensidad de luz que lleva se ha disipado en forma de calor.
Usualmente, la energía del plasmón puede ser estimada en el modelo del electrón libre como:

Por tanto, los PS no son muy adecuados para transportar energía a distancias mayores que las décimas de milímetro.Pero, en ciertas aplicaciones ese margen ya no es tan pequeño. La miniaturización de los componentes electrónicos ha creado la necesidad de transportar información a escalas de unas pocas micras. Esto nos permite crear estructuras (hendiduras, protuberancias, agujeros…) en las superficies metálicas en escalas micrométricas o nanométricas con gran precisión y control gracias a los plasmonessuperficiales.
En bioquímica la resonancia de plasmones son utilizadas para el estudio de mecanismos y la cinética de los enlaces entre los ligandos y los receptores (sustrato y enzima).

La imagen muestra el esquema simplificado del funcionamiento de un dispositivo de resonancia de plasmones superficiales (un detector de moléculas). Se hace que una lámina metálica de oro crezca sobre un sustrato devidrio. Por la superficie del metal expuesta al aire se hace circular un fluido compuesto por moléculas, en principio desconocidas. Se manda luz, que pasa por un prisma e incide sobre la superficie del metal, que se halla en contacto con el vidrio. Este haz de luz genera un plasmón superficial, que corre por la superficie de arriba (dentro de ciertas condiciones de ángulo y longitud de onda). Laspropiedades de este plasmón superficial vienen determinadas por el tipo de moléculas adsorbidas por el metal en la superficie. Analizando la razón de dependencia de la intensidad de luz reflejada respecto del ángulo de incidencia de la longitud de onda utilizada, podemos determinar qué tipo de moléculas fluyen por el canal.

La resonancia de plasmón superficial es un método comúnmente utilizado enbiosensores como ya se explicara mas tarde. Plantearemos ahora el fundamento teórico de un biosensor muy importante para comprende la aplicación de los biosensores:
Un biosensor es un dispositivo analítico que incorpora un elemento sensor de origen biológico o biomimético, acoplado a un sistema de transducción capaz de transformar la señal biológica producida por la interacción específica entreel elemento sensor y un compuesto de interés, en una señal electrónica cuantificable.
Los biosensores pueden clasificarse en función de múltiples parámetros, la naturaleza del elemento sensor, el tipo de interacción entre este y el compuesto de interés, el sistema de transducción, etc.
El biosensor de resonancia de plasmón superficial es una tecnología que permite el seguimiento de la...