工程师找到更好的方法来检测纳米粒子

长期以来人们一直认为两个公司和三个人都是人群。但圣路易斯华盛顿大学的电气和系统工程师及其合作者已经证明，在光子谐振器中加入第三个纳米级探测器，补充两个“调谐”纳米级探测器，这是一个引人入胜的物理学派对。

具体而言，两个调谐纳米级探测器将谐振器设置在“异常点”，即可能发生异常现象的系统的特殊状态。第三个纳米测量仪扰乱了系统，就像一个讨厌的操场上的恶霸，它越小，它得到的反应就越大。

由Lan Yang，Edwin H.和Florence G. Skinner电气与系统工程教授领导的华盛顿大学团队最近在研究和操纵光学方面取得了重大进展。该团队最近发现的微谐振器传感能力可能会对生物医学设备，电子设备和生物危害检测设备的产生产生影响。

“检测纳米级物体，如纳米粒子，具有挑战性，”杨说。“如果物体非常小，它会对传感系统产生很小的扰动。我们利用与物理系统的特殊点相关联的不寻常的拓扑特征来增强光学传感器对非常小的扰动的响应，例如由纳米级物体引入的扰动。特殊点传感器的优点是扰动越小，与传统传感器相比，增强效果越大。“

杨的传感器系统属于一个叫做低语画廊模式(WGM)的共振器，其工作方式就像伦敦圣保罗大教堂着名的窃窃私语画廊，穹顶一侧的人可以听到有人在墙上发出的信息。另一边。与在可听范围内具有共振或甜点的圆顶不同，传感器在光频率下谐振。

“所谓的'特殊点'赋予了一个具有卓越性能的耳语式传感器，用于检测纳米级物体，超越了传统的耳语式传感器，”杨氏实验室电气工程博士生Weijian Chen说。“引人注目的是，目标物体越小，新传感器的性能就越好。”

Yang的WGM有两个伴随的二氧化硅散射体，或纳米尖，它们设置在环形或环形线上，是数百万光子包被称为光子穿过的大道。这些设备调整系统中的各种参数以影响功能。使用纳米定位系统，研究人员可以移动散射体并增加尺寸，甚至可以将另一种介质(例如病毒颗粒)引入野外以扰乱田地并召唤出一个特殊的点。

在团队最近的实验中，两个“调谐”纳米级测量仪将谐振器带到了优异的位置; 第三个粒子从其特殊点扰乱系统并导致频率分裂。由于在异常点附近的非常复杂的平方根拓扑，频率分裂(即感测信号)在数学上表示为扰动强度的平方根。它明显大于使用非常小的扰动的传统非特殊点感测方案。

杨和她的小组正在探索在光声成像研究和其他寻求“非常规光传输模式”发展的场景中使用的特殊点，她说。“应该有很多应用程序。”