Plasmonisk pincet:Til optisk fangst i nanoskala og mere

Optisk pincet og tilhørende manipulationsværktøjer i det fjerne felt har haft stor indflydelse på videnskabelig og ingeniørmæssig forskning ved at tilbyde præcis manipulation af små objekter. For nylig, nærfeltsmanipulation med overfladeplasmoner har åbnet muligheder, der ikke er gennemførlige med konventionelle optiske fjernfeltsmetoder. Brugen af ​​overfladeplasmonteknikker muliggør excitation af hotspots, der er meget mindre end bølgelængden af ​​det frie rum; med denne indespærring, det plasmoniske felt letter indfangning af forskellige nanostrukturer og materialer med højere præcision. Det er blevet almindeligt anvendt til at fange objekter i mikro- og nanometerstørrelse inden for forskellige videnskabsområder.

I en ny anmeldelsesartikel offentliggjort i Lysvidenskab og applikationer , et hold af videnskabsmænd, ledet af professor Xiaocong Yuan fra Nanophotonics Research Center, Shenzhen Universitet, Kina, og medarbejdere har gennemgået principperne, udvikling, og anvendelser af plasmoniske pincetteknikker, herunder både nanostrukturstøttede platforme og strukturløse systemer.

I henhold til excitationssituationer, overfladeplasmon kan opdeles i to typer:lokaliseret overfladeplasmon i afgrænsede geometrier såsom nanopartikler og helt optisk exciterede strukturløse overfladeplasmonpolaritoner på en glat dielektrisk-metal-grænseflade. Derfor, det plasmoniske pincetsystem kan opdeles i strukturel type og helt optisk moduleret type. Den strukturelle platform giver en effektiv tilgang til at fange objekter i mikro- og nanoskala med fordelene ved høj præcision; mens den helt optisk modulerede type er et effektivt supplement til dynamisk manipulation og udvider fangststørrelsesområdet til mesoskopisk og Mie-område. Disse to slags plasmoniske pincet komplementerer hinanden og har fremmet adskillige og ekspanderende anvendelser.

På grund af store fremskridt inden for grundlæggende videnskab, Plasmonisk pincet er blevet brugt til at manipulere mange slags stof med forskellige former, ejendomme, og kompositioner. Ved præstation af denne teknik, små genstande kan manipuleres dynamisk for at blive sorteret og transporteret til on-chip litografi og fabrikationer. I særdeleshed, biologiske partikler af alle størrelser er vigtige mål for fangst, og de plasmoniske platforme giver nøjagtigt stabile ikke-invasive prober til manipulation og påvisning af dem.

I øvrigt, plasmoniske hotspots kan selektivt genereres som specifikke fælder gennem design af strukturer eller modulering af polarisationen og fasefordelingen af ​​excitationslaserstråler. Sådanne hotspots har fordelene ved stærk nærfeltsenergi, giver mulighed for at forbedre spektroskopisk måling af molekyler placeret i regionen gennem teknikker som SERS, infrarød absorption, og fluorescensemissionsspektroskopi. Metodens nanoskalapræcision muliggør manipulation og detektion på molekylært niveau, gør plasmonisk pincet til et vigtigt værktøj for fysik, kemikere, og livsforskere.

"Mekanismen og relevante fænomener i ikke-lineære lys-stof-interaktioner, og de intracellulære manipulations- og detektionsapplikationer vil være de mulige udviklingsretninger og brudpunkter for plasmonpincetteknikken i fremtiden, " forudsiger forskerne.

"Der er stadig udfordringer, der skal overvindes med hensyn til de iboende egenskaber for at udvide anvendeligheden af ​​teknikken. Uanset hvad, vi er overbeviste om, at brugen af ​​plasmoniske pincetteknikker vil fortsætte med at vokse i den nærmeste fremtid, og mange nye applikationer på dette område vil blive udviklet, "tilføjede de.