La plasmonique et la photonique ont attiré l'attention des universités et de l'industrie en raison de leur utilisation dans une vaste gamme d'applications, dont l'un comprend la détection optique. Le développement de la technologie de détection optique contribue non seulement à la communauté de la recherche scientifique en tant qu'outil polyvalent, mais offre également une valeur commerciale substantielle pour les applications de ville intelligente et d'Internet des objets (IOT) en raison de son efficacité énergétique, poids léger, petite taille et aptitude à la télédétection. Renforçant son importance, Scientifique américain a identifié la détection plasmonique comme l'une des 10 premières technologies émergentes de 2018.

Divers mécanismes de détection optique et structures de détection ont été proposés et démontrés au cours des dernières décennies. Presque chaque nouveau mécanisme de détection ou configuration de capteur serait exploré régulièrement pour tester sa capacité de détection. Cependant, des informations sur l'écart entre la réalisation expérimentale et les limites théoriques, différence entre les capteurs plasmoniques à base de métal et les capteurs photoniques à base diélectrique, et la discrimination entre les ondes propres se propageant et les structures de modes propres localisées n'était pas facilement disponible.

Des chercheurs de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD), Singapour, Agence pour la science, Technologie et Recherche (A*STAR), Singapour, et Institut autrichien de technologie, L'Autriche, mené une recherche documentaire approfondie, ont systématiquement résumé et comparé les capacités de détection de ces capteurs optiques d'indice de réfraction en fonction de leurs sensibilités et de leur facteur de mérite. Une carte technologique 3D a ensuite été établie (voir figure 1) pour définir la norme et la tendance de développement des capteurs optiques à indice de réfraction utilisant des structures plasmoniques et photoniques.

En particulier, les quatre types courants suivants de capteurs d'indice de réfraction optique sans étiquette utilisant des structures plasmoniques et photoniques ont été examinés :

1. Capteurs à ondes propres plasmoniques à propagation métallique, tel qu'un capteur de polariton à plasmons de surface couplé à un prisme ;
2. Capteur de mode propre plasmonique localisé à base de métal, tels que les capteurs à résonance plasmonique de surface localisée à base de nanoparticules métalliques;
3. Capteurs à ondes propres photoniques à propagation diélectrique, tels que les interféromètres à fibre;
4. Capteurs de modes propres photoniques localisés à base diélectrique, telles que les cavités à cristal photonique.

En outre, des capteurs hybrides d'indice de réfraction plus avancés tels que des capteurs à résonance Fano et des capteurs plasmoniques et photoniques intégrés à des matériaux 2D ont été inclus dans l'examen.

« Cette carte technologique, comme un projecteur, indique clairement la capacité de détection, avantages et inconvénients des différentes catégories de capteurs optiques d'indice de réfraction pour les chercheurs dans le domaine, " a déclaré le premier auteur Yi Xu, doctorat étudiant de SUTD et Institute of High Performance Computing (IHPC), UNE ÉTOILE.

Tous les nouveaux capteurs d'indice de réfraction optique développés peuvent être ajoutés à cette carte technologique pour comparer leurs capacités de détection avec des travaux antérieurs. L'ajout continu de nouveaux capteurs d'indice de réfraction plasmonique et photonique viendra enrichir la carte technologique, fournissant ainsi une référence pour ce développement rapide des capteurs optiques d'indice de réfraction.

« Ayant à l'esprit cette carte technologique et en comprenant parfaitement les mérites, limites, mécanismes et tendances de développement des différentes catégories de capteurs RI, ensemble, nous pouvons faire progresser le domaine plus efficacement, " a déclaré l'auteur co-correspondant et co-directeur de doctorat, Dr Lin Wu, IHPC, UNE ÉTOILE.

Avec la carte technologique, divers capteurs optiques d'indice de réfraction pourraient être mieux sélectionnés en fonction de différentes applications. "Nous pensons qu'un examen aussi complet des capteurs optiques d'indice de réfraction avec des structures plasmoniques et photoniques attirera beaucoup d'attention dans les communautés de recherche, qui aidera les ingénieurs à utiliser les bons capteurs pour la conception de sous-systèmes dans la ville intelligente et l'IOT, " a déclaré le professeur du SUTD Ricky Ang, auteur co-correspondant et Ph.D. conseiller.