Schon die Menschen im Altertum nutzten Nanopartikel aus Gold, um farbenprächtiges Glas für Trinkgefäße und Schmuck herzustellen. Hervorgerufen wird die intensive Farbe durch Wechselwirkung der metallischen Nanostrukturen mit einfallendem Licht, das im Metall kohärente Schwingungen der Leitungsbandelektronen anregt. Da die Resonanzfrequenz dieser Plasmonen meist im sichtbaren Spektralbereich liegt, absorbieren und streuen die Teilchen je nach Größe, Form, Material und Umgebung verschiedene Wellenlängen des Lichts und besitzen daher die unterschiedlichsten Farben. Mit maßgeschneiderten metallischen Nanopartikeln können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler heute die Wechselwirkung mit Licht und die Position der lokalisierten Oberflächenplasmonen genau kontrollieren. Als optische Markierung für Biomoleküle, Signalwandler in der Sensorik oder optische Antennen eignen sich die plasmonisch aktiven Nanopartikel hervorragend zur Lösung bioanalytischer Fragestellungen. 

Am Leibniz-IPHT werden daher Nanostrukturen aus Gold, Silber, Platin oder Palladium nanotechnologisch in einem bottom-up-Ansatz hergestellt. Bei diesem in der Regel mehrstufigen Prozess setzt ein Reduktionsmittel zunächst Metallionen in einer Lösung zu elementaren Metallclustern um. Diese aggregieren zu etwa drei bis vier
 Nanometer großen
 Kristallkeimen – die 
Seeds. Im darauf folgenden Schritt wachsen die Kristallkeime 
in Anwesenheit eines 
schwächeren Reduktionsmittels und Metallsalz 
zu Nanopartikeln unterschiedlicher Form und Größe
 heran. Durch forciertes Wachstum einer oder mehrerer Facetten des Kristallkeims, lassen sich neben den energetisch favorisierten kugelförmigen Partikeln auch nanoskalige Prismen, Würfel, Stäbchen und Sterne erzeugen. Deren anisotrope Form verstärkt das plasmonische Feld an bestimmten Punkten der Partikeloberfläche. Erst dieses Feld ermöglicht die hochempfindliche Detektion kleinster Brechzahlunterschiede – die Grundlage der häufigsten sensorischen Anwendungen der plasmonischen Nanopartikel.

Üblicherweise werden die plasmonisch aktiven Nanostrukturen in einem Batch-Ansatz, also einem Reaktionsgefäß, erzeugt. Komplexe formanisotrope Strukturen wie Nanowürfel oder -prismen in hoher Ausbeute und Qualität lassen sich jedoch effizienter in mikrofluidischen Reaktoren synthetisieren. In ihnen lassen sich die Kristallkeimbildung und -wachstum, die sehr unterschiedliche Reaktionskinetiken besitzen und daher räumlich und zeitlich voneinander getrennt stattfinden sollten, gezielt manipulieren. Da für jede Reaktion die optimalen Parameter eingestellt und exakt gesteuert werden können, entstehen reproduzierbare Partikel mit sehr einheitlicher Form und Größe. Besonders beim kritischen Schritt der Kristallkeimbildung sorgen die kurzen Diffusionslängen und die damit einhergehenden hohen Mischraten in den kleinen Kanälen des mikrofluidischen Reaktors für die notwendige effiziente und homogene Vermischung der chemischen Substanzen.