納米光子學的新進展具有改進基于光的生物傳感器的潛力

現在，來自新墨西哥大學和西班牙馬德里自治大學(UAM)的科學家發表了一項新研究，他們說這可能有助于更快，更有效地測試SARS-CoV-2等病毒。他們的工作標題為“二分納米顆粒陣列中的超和亞格子晶格共振”，已發表在ACS Nano雜志上。

在UNM物理與天文學系理論納米光子學小組的助理教授Alejandro Manjavacas和UAM的AntonioFernańdez-Domínguez的帶領下，這項研究屬于納米光子學領域，該領域研究光與具有大小的物體之間的相互作用大約數百納米。作為參考，人發的厚度約為40,000 nm，而引起COVID-19的病毒的尺寸為125 nm。

納米光子學的許多應用，包括檢測SARS-CoV-2等病毒所需的超靈敏生物傳感，以及可用于產生所需顏色的相干光的納米級激光，都依賴于僅在非常窄范圍內響應的系統顏色，或者換句話說，光的波長。設計具有這種光譜窄響應的系統的一種方法是，利用金屬納米粒子集合(具有納米級尺寸的微小結構)之間的集體相互作用，這種有序排列被稱為周期性陣列。

在這項研究中，研究人員專門研究了包含兩種不同尺寸納米粒子的周期性陣列，而不是包含完全均勻排列的更常見的排列。

UAM的研究生，論文的主要作者AlvaroCuartero-González說：“兩種不同的納米粒子之間的相互作用所產生的響應比僅具有一個尺寸的粒子的陣列更窄。“此外，它還使它們對制造缺陷更加堅固，因此可以在實驗室中更輕松地構建具有所需響應的陣列。”

當大量生產利用這些系統的光學響應的??測試或其他設備時，這種增強的耐用性可以帶來巨大的不同。

這項激動人心的工作涉及半分析計算和嚴格的數值模擬的結合，這是通過三名研究生Cuartero-González的協同合作進行的，他們在2019年9月至2020年2月期間訪問了UNM，以及Stephen Sanders和Lauren Zundel都來自聯合國物理和天文學系。

桑德斯談到這項工作時說：“我們的半分析預測可以深入了解結果背后的物理現象，而數值計算則有助于確認其有效性。” Zundel補充說：“了解系統健壯性的關鍵來自我們對有限系統的計算。”

Manjavacas說：“將這兩個小組的專業知識相結合對于這項工作的成功至關重要。”

Fernández-Domínguez表示同意，并補充說：“我希望這只是我們之間許多合作努力的開始。”