《光:科學與應用》:新穎設計使光子傳感器更加靈敏，皮克級檢測也不在話下

光學傳感器可以通過測量和處理樣品產生的光信號來定量分析化學和生物樣品。基於紅外吸收光譜的光學傳感器可以實時實現高靈敏度和高選擇性，因此在環境傳感、醫療診斷、工業過程控制和國土安全等多個應用領域發揮着至關重要的作用。

在《光:科學與應用》(Light: Science & Applications)雜誌上發表的一篇新論文中，紐約州立大學布法羅分校的團隊展示了一種新型高性能光學傳感器，該傳感器可以利用液體的表面張力將分析物分子集中並捕獲在器件結構的最敏感位置，從而顯著提高靈敏度性能。

基於同樣具有納米尺度溝槽的金屬-絕緣體-金屬夾層結構，隨着溶液在傳感器表面逐漸蒸發，傳感器可以被動地將分析物溶液保留和濃縮在這些微小的溝槽中，並最終將沉澱的分析物分子捕獲在這些溝槽中。

由於光強度也在這些溝槽中被高度增強，光和被捕獲的分析物分子之間的相互作用顯著增強，即使分析物質量只有皮克級別也能檢測到光信號。

除了高靈敏度生物分子傳感的演示之外，該團隊還進行了另一組實驗，這些實驗表明，相同類型的設備結構也可以有效地將脂質體顆粒(約100納米的特徵尺寸)捕獲在微小的溝槽中。這意味着這種光學傳感器可以被優化用於檢測和分析納米物體，如病毒。

研究人員認為，這種新光學傳感器設計策略也可以應用於其他類型的光學傳感器研究。除了傳感應用之外，這種器件結構還可以用於操縱納米級物體，包括外泌體、病毒和量子點。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

論文鏈接:

https://www.nature.com/articles/s41377-020-00449-7