《光：科学与应用》：新颖设计使光子传感器更加灵敏，皮克级检测也不在话下

光学传感器可以通过测量和处理样品产生的光信号来定量分析化学和生物样品。基于红外吸收光谱的光学传感器可以实时实现高灵敏度和高选择性，因此在环境传感、医疗诊断、工业过程控制和国土安全等多个应用领域发挥着至关重要的作用。

在《光:科学与应用》(Light: Science & Applications)杂志上发表的一篇新论文中，纽约州立大学布法罗分校的团队展示了一种新型高性能光学传感器，该传感器可以利用液体的表面张力将分析物分子集中并捕获在器件结构的最敏感位置，从而显著提高灵敏度性能。

基于同样具有纳米尺度沟槽的金属-绝缘体-金属夹层结构，随着溶液在传感器表面逐渐蒸发，传感器可以被动地将分析物溶液保留和浓缩在这些微小的沟槽中，并最终将沉淀的分析物分子捕获在这些沟槽中。

由于光强度也在这些沟槽中被高度增强，光和被捕获的分析物分子之间的相互作用显著增强，即使分析物质量只有皮克级别也能检测到光信号。

除了高灵敏度生物分子传感的演示之外，该团队还进行了另一组实验，这些实验表明，相同类型的设备结构也可以有效地将脂质体颗粒(约100纳米的特征尺寸)捕获在微小的沟槽中。这意味着这种光学传感器可以被优化用于检测和分析纳米物体，如病毒。

研究人员认为，这种新光学传感器设计策略也可以应用于其他类型的光学传感器研究。除了传感应用之外，这种器件结构还可以用于操纵纳米级物体，包括外泌体、病毒和量子点。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接：

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