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等离子体镊子:用于纳米尺度水城久美的光学捕获和其他

纳米技术 2021-10-17 23:58:28

中国科学院 答:结构等离子体镊子的原理,右边的缩略图是通过玻璃棱镜上的异形金属结构和锥形金属涂层光纤上的蝶形孔捕获的结果

金属粒子的聚焦等离子体俘获示意图,右边的缩略图是通过将粒子输送到指定点并俘获它们而构建的图案

展望等离子体光镊的未来发展,上图描述了非线性等离子体-物质相互作用的物理机制和相关现象,下图展望了其在细胞内检测中的应用

信用:张玉泉、闵长军、窦、仙游

保罗·乌尔巴赫、迈克尔·萨默克和袁晓聪 光镊和相关的远场操纵工具通过提供对小物体的精确操纵,对科学和工程研究产生了重大影响

最近,利用表面等离子体的近场操纵带来了用传统远场光学方法不可行的机会

表面等离子体技术的使用能够激发远小于自由空间波长的热点;通过这种限制,等离子体场有助于以更高的精度捕获各种纳米结构和材料

在各种科学领域中,它已普遍用于捕获微米和纳米尺寸的物体

在《光科学与应用》杂志上发表的一篇新的综述论文中,由中国深圳大学纳米光子学研究中心袁晓聪教授及其同事领导的一个科学家团队综述了等离子体镊子技术的原理、发展和应用,包括纳米结构辅助平台和无结构系统

根据激发情况,表面等离激元可以分为两种类型:局域表面等离激元和全光激发结构表面等离激元

因此,等离子体镊子系统可以分为结构型和全光调制型

该结构平台提供了一种捕捉微纳尺度物体的有效途径,具有精度高的优点;而全光调制型是动态操作的有效补充,并且将俘获尺寸范围扩展到介观和米氏范围

这两种等离子体镊子互为补充,并且已经培养了许多和扩展的应用

由于基础科学的巨大进步,等离子体镊子已经被用于操纵具有各种形状、性质和组成的多种物质

通过这项技术的专长,小物体可以被动态地处理,以分类和运输用于片上光刻和制造

特别是,各种大小的生物颗粒都是重要的捕获目标,等离子体平台为操纵和检测它们提供了稳定的非侵入性探针

此外,通过结构的设计或激发激光束的偏振和相位分布的调制,可以选择性地产生等离子体激元热点作为特定的陷阱

这种热点具有强近场能量的优点,提供了通过诸如SERS、红外吸收和荧光发射光谱技术来增强位于该区域的分子的光谱测量的可能性

这种方法的纳米级精度能够在分子水平上进行操作和检测,使得等离子体镊子成为物理学家、化学家和生命科学家的重要工具

科学家预测,“非线性光-物质相互作用的机制和相关现象,以及细胞内的操纵和检测应用将是等离子体镊子技术未来可能的发展方向和突破点。”

“在扩展该技术的适用性的固有特性方面,仍有挑战需要克服

无论如何,我们相信等离子体镊子技术的使用在不久的将来会继续增长,并且在这个领域的许多新的应用将会被开发,”他们补充说

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