Detectar moléculas en cantidades ultrabajas es clave en campos como la salud, el medio ambiente o el análisis químico. Un estudio liderado por la Universitat Rovira i Virgili ha creado unas nanopartículas con forma de estrella, hechas de oro y recubiertas de plata, que amplifican hasta 80 veces la señal utilizada para detectar moléculas, en comparación con materiales similares utilizados hasta el momento. Esta mejora es muy superior a la que se había conseguido en estudios anteriores. Los resultados de esta investigación se han publicado en la revista ACS Nanoscience Au.
La técnica SERS (surface-enhanced Raman spectroscopy) permite identificar moléculas a partir de su firma espectral Raman, es decir, el patrón característico con el que cada sustancia modifica la luz cuando es iluminada con un láser. Esta “huella” es única para cada molécula y permite reconocerla con gran precisión. Dado que la señal que se genera es muy débil, es necesario utilizar materiales especiales —llamados plasmónicos— que amplifiquen la interacción entre la luz y la molécula. Por ello, el diseño del material que actúa como amplificador es un elemento determinante en el rendimiento del sensor óptico.
En este trabajo, liderado por Nicolás Pazos y Luca Guerrini, investigadores del Departamento de Química Física e Inorgánica de la URV, en colaboración con Vincenzo Giannini, del Instituto de Estructura de la Materia (IEM-CSIC), se ha desarrollado una metodología de síntesis que permite combinar en un único sustrato plasmónico —es decir, un material capaz de amplificar la luz— con forma de estrella, especialmente eficiente para reforzar la señal SERS y con las propiedades ópticas superiores de la plata.
Mediante un control muy preciso de las condiciones de fabricación, los investigadores han logrado regular cómo crece la plata sobre las nanoestrellas de oro, manteniendo su forma anisotrópica —con puntas alargadas que concentran la luz— y ajustando la respuesta del material en un amplio rango de longitudes de onda. Los análisis microscópicos confirman que la plata recubre de manera homogénea toda la superficie de las nanoestrellas, incluyendo las puntas, sin degradar su forma. Esta uniformidad es clave para garantizar un refuerzo de la señal consistente y reproducible, un aspecto esencial de cara a aplicaciones reales.
Las pruebas experimentales han mostrado que un mismo tipo de nanoestrellas recubiertas de plata ofrece la máxima respuesta SERS incluso cuando se ilumina con láseres de diferentes longitudes de onda (es decir, con diferentes colores de luz). Esto indica que el buen rendimiento del material no depende de ajustar con mucha precisión la luz utilizada, sino de sus propiedades plasmónicas intrínsecas, es decir, de su capacidad propia de interactuar con la luz y amplificar su señal.
Este avance establece una nueva manera de afrontar el diseño de materiales para sustratos SERS de alto rendimiento y puede tener un impacto directo en campos como el análisis químico, la biomedicina o el control ambiental, según el equipo investigador.
