纳米光子学的新进展具有改进基于光的生物传感器的潜力

现在，来自新墨西哥大学和西班牙马德里自治大学(UAM)的科学家发表了一项新研究，他们说这可能有助于更快，更有效地测试SARS-CoV-2等病毒。他们的工作标题为“二分纳米颗粒阵列中的超和亚格子晶格共振”，已发表在ACS Nano杂志上。

在UNM物理与天文学系理论纳米光子学小组的助理教授Alejandro Manjavacas和UAM的AntonioFernańdez-Domínguez的带领下，这项研究属于纳米光子学领域，该领域研究光与具有大小的物体之间的相互作用大约数百纳米。作为参考，人发的厚度约为40,000 nm，而引起COVID-19的病毒的尺寸为125 nm。

纳米光子学的许多应用，包括检测SARS-CoV-2等病毒所需的超灵敏生物传感，以及可用于产生所需颜色的相干光的纳米级激光，都依赖于仅在非常窄范围内响应的系统颜色，或者换句话说，光的波长。设计具有这种光谱窄响应的系统的一种方法是，利用金属纳米粒子集合(具有纳米级尺寸的微小结构)之间的集体相互作用，这种有序排列被称为周期性阵列。

在这项研究中，研究人员专门研究了包含两种不同尺寸纳米粒子的周期性阵列，而不是包含完全均匀排列的更常见的排列。

UAM的研究生，论文的主要作者AlvaroCuartero-González说：“两种不同的纳米粒子之间的相互作用所产生的响应比仅具有一个尺寸的粒子的阵列更窄。“此外，它还使它们对制造缺陷更加坚固，因此可以在实验室中更轻松地构建具有所需响应的阵列。”

当大量生产利用这些系统的光学响应的​​测试或其他设备时，这种增强的耐用性可以带来巨大的不同。

这项激动人心的工作涉及半分析计算和严格的数值模拟的结合，这是通过三名研究生Cuartero-González的协同合作进行的，他们在2019年9月至2020年2月期间访问了UNM，以及Stephen Sanders和Lauren Zundel都来自联合国物理和天文学系。

桑德斯谈到这项工作时说：“我们的半分析预测可以深入了解结果背后的物理现象，而数值计算则有助于确认其有效性。” Zundel补充说：“了解系统健壮性的关键来自我们对有限系统的计算。”

Manjavacas说：“将这两个小组的专业知识相结合对于这项工作的成功至关重要。”

Fernández-Domínguez表示同意，并补充说：“我希望这只是我们之间许多合作努力的开始。”