最近，美國伊利諾伊大學(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多種癌癥的可靠手段，還將用于其他疾病的檢測。

該校電氣和計算機工程專業(yè)的副教授LoganLiu和LynfordGoddard領(lǐng)導(dǎo)其研究團隊，他們的學(xué)生AbidAmeen和LisaHackett負責(zé)實際開展該項目。團隊的研究論文作為封面文章，發(fā)表于《高級光學(xué)材料》雜志。

研究人員使用了一個三維多層納米腔體（nanocavity），它位于納米杯陣列中。光線可存儲于腔體中，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，可以檢測到納米級的光與物質(zhì)之間敏感的相互作用。它能產(chǎn)生增強的場限域和局域場。因為等離子激元的特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)周圍折射率變化時，光線輸出耦合的效率會更高。

對此，研究人員Ameen解釋道：“通過將等離子激元特性和光學(xué)諧振腔特性結(jié)合于單個設(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，分別通過光線在腔體層內(nèi)的限域和來自設(shè)備頂部的傳輸，檢測到低濃度的生物標志物?！?/span>

另外，Hackett補充道：“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它，幾乎沒有光線可以通過。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，你看到的將會是特定波長的共振狀態(tài)，通過該設(shè)備的光線會達到最大值?！?/span>

因為單個波長的共振一直在變化，另外光譜特征和參考位置相關(guān)，所以光線的激發(fā)和檢測無需特殊設(shè)備就可以可靠地完成。在這個設(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：“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€高效地散射至遠場。當(dāng)感知區(qū)域的折射率增加后，它會將存儲的能量耦合出來。通常來說，當(dāng)你具備這些屈光儀等離子激元傳感器時，就可以在滿足共振條件時，產(chǎn)生角度的偏移或者波長的改變。在我們的案例中，因為我們集成了納米諧振腔，我們具有固定的共振波長。”

當(dāng)生物分子的濃度增加時（在這個案例中是CEA），同樣折射率也會增加，使得產(chǎn)生固定波長光線的透射強度增加，并且很容易被檢測出來。