在一篇发表在光:科学与应用程序为首的一组科学家Peter问:刘博士从纽约州立大学布法罗分校,展示了一种新型的高性能光学传感器可以利用液体的表面张力集中和陷阱分析物分子在器件结构的最敏感的位置,因此极大地提高灵敏度性能。基于metal-insulator-metal三明治结构,还包括纳米尺度战壕,传感器可以被动地保留和一个分析物的解决方案集中在这些战壕的解决方案逐渐蒸发传感器表面,并最终使沉淀分析物分子在这些战壕。如光强度也高度增强这些战壕设计、光和被困的分析物分子之间的相互作用大大增强,导致容易检测到光信号(即光吸收光谱的变化)甚至在沙克级别。
一般来说,红外光的吸收在本质上是弱,光学传感器可以大大提高设备上的分子吸收采用合适的纳米结构表面限制光成非常小的卷(所以称为热点),导致非常大的光强度。这样做,每个分子的热点能吸收更多的光线在给定时间间隔内分子之外的热点,这使得它可以测量非常低的化学或生物物质的量与高可靠性,如果足够多的分子位于热点。这种一般方法也称为表面增强红外吸收(SEIRA)。
然而,对于大多数SEIRA光学传感器的一个关键问题是热点只占用一小部分整个设备的表面积。另一方面,分析物分子通常是随机分布在设备表面,因此,只有一小部分所有分析物分子位于热点,为增强的光吸收。“SEIRA信号会更大,如果大多数分析物分子可以交到一个光学传感器的热点。这是我们的光学传感器的关键动机设计”,刘博士说。
“有技术,如光学镊子和双向电泳,甚至可以操纵小颗粒或分子和交付目标位置等热点。然而,这些技术需要大量的能量输入和利用也复杂。”刘博士补充说,“我们开始探索的是设备结构陷阱分析物分子沉淀的解决方案进入被动的热点(不需要能量输入)和有效的方式,我们意识到,我们可以利用表面张力的液体来实现这一目标。”
除了高灵敏度生物分子传感的演示,该小组还进行了另一组实验中,也表明,相同类型的设备结构实现有效的脂质体捕获粒子(通常~ 100纳米)的小沟。这意味着这样的光学传感器可以检测和分析优化nano-objects如病毒或液,具有类似大小的脂质体用于实验。
团队认为,证明SEIRA光学传感器设计策略可以应用到其他类型的光学传感器。除了传感应用中,这样的设备结构也可以用来操纵纳米对象包括液、病毒和量子点。
