a, Principen för strukturell plasmonisk pincett, de högra miniatyrerna är fångstresultaten genom profilerade metallstrukturer på ett glasprisma och en öppning för fluga på avsmalnande metallbelagd optisk fiber. b, Schematisk beskrivning av fokuserad plasmonisk infångning av metallpartiklar, och de högra miniatyrbilderna är mönstren som konstruerats genom att transportera partiklar till och fånga dem vid angivna punkter. c, Perspektiv på den framtida utvecklingen av plasmonisk optisk pincett, den övre underfiguren skildrar den fysiska mekanismen och relaterade fenomen av de icke-linjära plasmon-materia-interaktionerna och den nedre prospekterar dess tillämpning vid intracellulära detektioner. Kredit:Yuquan Zhang, Changjun Min, Xiujie Dou, Xianyou Wang, H. Paul Urbach, Michael Somekh och Xiaocong Yuan
Optisk pincett och tillhörande manipulationsverktyg i det avlägsna fältet har haft stor inverkan på vetenskaplig och ingenjörsforskning genom att erbjuda exakt manipulation av små föremål. På senare tid, Närfältsmanipulation med ytplasmoner har öppnat möjligheter som inte är genomförbara med konventionella optiska metoder för fjärrfält. Användningen av ytplasmontekniker möjliggör excitation av hotspots som är mycket mindre än våglängden för det fria utrymmet; med denna inneslutning, det plasmoniska fältet underlättar infångning av olika nanostrukturer och material med högre precision. Det har blivit allmänt använt för att fånga mikro- och nanometerstora föremål inom olika vetenskapsområden.
I en ny recensionsartikel publicerad i Ljusvetenskap och tillämpningar , ett team av forskare, ledd av professor Xiaocong Yuan från Nanophotonics Research Center, Shenzhen universitet, Kina, och medarbetare har sett över principerna, utvecklingen, och tillämpningar av plasmonisk pincettteknik, inklusive både nanostrukturstödda plattformar och strukturlösa system.
Enligt excitationssituationer, ytplasmon kan delas in i två typer:lokaliserad ytplasmon i avgränsade geometrier såsom nanopartiklar och helt optiskt exciterade strukturlösa ytplasmonpolaritoner på ett jämnt dielektriskt-metallgränssnitt. Följaktligen, det plasmoniska pincettsystemet kan delas in i strukturell typ och helt optiskt modulerad typ. Den strukturella plattformen ger ett effektivt tillvägagångssätt för att fånga objekt i mikro- och nanoskala med fördelarna med hög precision; medan den helt optiskt modulerade typen är ett effektivt komplement för dynamisk manipulation och utöka intervallet för fångststorlekar till mesoskopiskt och Mie-intervall. Dessa två typer av plasmoniska pincett kompletterar varandra och har främjat många och växande tillämpningar.
Tack vare stora framsteg inom grundläggande vetenskap, Plasmonisk pincett har använts för att manipulera många typer av materia med olika former, egenskaper, och kompositioner. Genom bedriften med denna teknik, Små föremål kan manipuleras dynamiskt för att sorteras och transporteras för litografi och tillverkning på chip. Särskilt, biologiska partiklar av alla storlekar är viktiga mål för fångst, och de plasmoniska plattformarna ger exakt stabila icke-invasiva sonder för manipulation och detektion av dem.
Dessutom, plasmoniska hotspots kan selektivt genereras som specifika fällor genom design av strukturer eller modulering av polarisationen och fasfördelningen av excitationslaserstrålar. Sådana hotspots har fördelarna med stark närfältsenergi, ger möjligheten att förbättra spektroskopisk mätning av molekyler som finns i regionen genom tekniker som SERS, infraröd absorption, och fluorescensemissionsspektroskopi. Metodens precision i nanoskala möjliggör manipulation och detektion på molekylär nivå, gör plasmonisk pincett till ett viktigt verktyg för fysiken, apotek, och livsforskare.
"Mekanismen och relevanta fenomen i icke-linjära ljus-materia-interaktioner, och tillämpningarna för intracellulär manipulation och detektion kommer att vara möjliga utvecklingsriktningar och brytpunkter för plasmonisk pincettteknik i framtiden, " förutspår forskarna.
"Det finns fortfarande utmaningar att övervinna när det gäller de inneboende egenskaperna för att utöka tillämpbarheten av tekniken. Oavsett, vi är övertygade om att användningen av plasmonisk pincettteknik kommer att fortsätta att växa inom en snar framtid, och många nya applikationer inom detta område kommer att utvecklas, " lade de till.
