最近，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校的研究人員開發(fā)出一種新型等離子激元傳感器，它將成為一種早期檢測(cè)多種癌癥的可靠手段，還將用于其他疾病的檢測(cè)。

該校電氣和計(jì)算機(jī)工程專業(yè)的副教授LoganLiu和LynfordGoddard領(lǐng)導(dǎo)其研究團(tuán)隊(duì)，他們的學(xué)生AbidAmeen和LisaHackett負(fù)責(zé)實(shí)際開展該項(xiàng)目。團(tuán)隊(duì)的研究論文作為封面文章，發(fā)表于《高級(jí)光學(xué)材料》雜志。

研究人員使用了一個(gè)三維多層納米腔體（nanocavity），它位于納米杯陣列中。光線可存儲(chǔ)于腔體中，腔體外部由一層絕緣體圍繞兩層金屬（這里用的是金）組成。

它使用了等離子激元傳感技術(shù)，利用該設(shè)備表面的生物分子，可以檢測(cè)到納米級(jí)的光與物質(zhì)之間敏感的相互作用。它能產(chǎn)生增強(qiáng)的場(chǎng)限域和局域場(chǎng)。因?yàn)榈入x子激元的特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)周圍折射率變化時(shí)，光線輸出耦合的效率會(huì)更高。

對(duì)此，研究人員Ameen解釋道：“通過(guò)將等離子激元特性和光學(xué)諧振腔特性結(jié)合于單個(gè)設(shè)備中，科研人員能夠基于多層介質(zhì)的厚度和腔體層的折射率，分別通過(guò)光線在腔體層內(nèi)的限域和來(lái)自設(shè)備頂部的傳輸，檢測(cè)到低濃度的生物標(biāo)志物?！?/span>

另外，Hackett補(bǔ)充道：“這種納米杯陣列具有非凡的光學(xué)傳輸能力。如果你采用一層金屬膜，嘗試讓光線照射并通過(guò)它，幾乎沒(méi)有光線可以通過(guò)。然而，你采用周期性的納米孔，或者我們的方案中所采用的納米杯結(jié)構(gòu)。那么，你看到的將會(huì)是特定波長(zhǎng)的共振狀態(tài)，通過(guò)該設(shè)備的光線會(huì)達(dá)到最大值?！?/span>

因?yàn)閱蝹€(gè)波長(zhǎng)的共振一直在變化，另外光譜特征和參考位置相關(guān)，所以光線的激發(fā)和檢測(cè)無(wú)需特殊設(shè)備就可以可靠地完成。在這個(gè)設(shè)備中，LED光源可以取代激光器，光電管或者攝像頭成像可以取代高端光譜儀。

Hackett說(shuō)：“由于這種多層高性能等離子激元結(jié)構(gòu)，我們能夠?qū)⒐饩€高效地散射至遠(yuǎn)場(chǎng)。當(dāng)感知區(qū)域的折射率增加后，它會(huì)將存儲(chǔ)的能量耦合出來(lái)。通常來(lái)說(shuō)，當(dāng)你具備這些屈光儀等離子激元傳感器時(shí)，就可以在滿足共振條件時(shí)，產(chǎn)生角度的偏移或者波長(zhǎng)的改變。在我們的案例中，因?yàn)槲覀兗闪思{米諧振腔，我們具有固定的共振波長(zhǎng)?！?/span>

當(dāng)生物分子的濃度增加時(shí)（在這個(gè)案例中是CEA），同樣折射率也會(huì)增加，使得產(chǎn)生固定波長(zhǎng)光線的透射強(qiáng)度增加，并且很容易被檢測(cè)出來(lái)。