une, Principe de la pince à épiler plasmonique structurale, les vignettes de droite sont les résultats du piégeage à travers des structures métalliques profilées sur un prisme en verre et une ouverture en nœud papillon sur une fibre optique à revêtement métallique effilé. b, Schéma de piégeage plasmonique focalisé de particules métalliques, et les vignettes de droite sont les modèles construits en transportant des particules et en les piégeant à des points désignés. c, Perspectives sur le développement futur des pincettes optiques plasmoniques, la sous-figure supérieure décrit le mécanisme physique et les phénomènes associés des interactions non linéaires plasmon-matière et la sous-figure inférieure envisage son application dans les détections intracellulaires. Crédit :Yuquan Zhang, Changjun Min, Xiujie Dou, Xianyou Wang, H. Paul Urbach, Michael Somekh et Xiaocong Yuan
Les pincettes optiques et les outils de manipulation associés dans le champ lointain ont eu un impact majeur sur la recherche scientifique et technique en offrant une manipulation précise de petits objets. Plus récemment, la manipulation en champ proche avec des plasmons de surface a ouvert des opportunités impossibles à réaliser avec les méthodes optiques conventionnelles en champ lointain. L'utilisation de techniques de plasmons de surface permet d'exciter des points chauds beaucoup plus petits que la longueur d'onde en espace libre; avec ce confinement, le champ plasmonique facilite le piégeage de diverses nanostructures et matériaux avec une plus grande précision. Il est devenu couramment utilisé dans le piégeage d'objets de taille micro et nanométrique dans divers domaines scientifiques.
Dans un nouvel article de synthèse publié dans Science de la lumière et applications , une équipe de scientifiques, dirigé par le professeur Xiaocong Yuan du Centre de recherche en nanophotonique, Université de Shenzhen, Chine, et les collègues ont revu les principes, évolutions, et applications des techniques de la pince à épiler plasmonique, comprenant à la fois des plates-formes assistées par nanostructure et des systèmes sans structure.
Selon les situations d'excitation, Les plasmons de surface peuvent être divisés en deux types :les plasmons de surface localisés dans des géométries délimitées telles que les nanoparticules et les polaritons de plasmons de surface sans structure excités entièrement optiques sur une interface diélectrique-métal lisse. Par conséquent, le système de pincettes plasmoniques peut être divisé en type structurel et type modulé tout optique. La plate-forme structurelle offre une approche efficace pour piéger des objets à l'échelle micro et nano avec les avantages d'une haute précision; tandis que le type modulé tout optique est un complément efficace pour la manipulation dynamique et étend la gamme de tailles de piégeage à la gamme mésoscopique et Mie. Ces deux types de pincettes plasmoniques se complètent et ont suscité de nombreuses applications en expansion.
Grâce aux grands progrès de la science fondamentale, des pincettes plasmoniques ont été utilisées pour manipuler de nombreux types de matières de formes variées, Propriétés, et compositions. Grâce à cette technique, les petits objets peuvent être manipulés dynamiquement pour être triés et transportés pour la lithographie et les fabrications sur puce. En particulier, les particules biologiques de toutes tailles sont des cibles importantes pour le piégeage, et les plates-formes plasmoniques fournissent exactement des sondes non invasives stables pour leur manipulation et leur détection.
De plus, les points chauds plasmoniques peuvent être générés sélectivement en tant que pièges spécifiques grâce à la conception de structures ou à la modulation de la polarisation et de la distribution de phase des faisceaux laser d'excitation. De tels points chauds ont les avantages d'une forte énergie en champ proche, offrant la possibilité d'améliorer la mesure spectroscopique des molécules situées dans la région grâce à des techniques telles que SERS, absorption infrarouge, et la spectroscopie d'émission de fluorescence. La précision nanométrique de la méthode permet la manipulation et la détection au niveau moléculaire, faire de la pince à épiler plasmonique un outil important pour la physique, chimistes, et scientifiques de la vie.
"Le mécanisme et les phénomènes pertinents dans les interactions non linéaires lumière-matière, et les applications de manipulation et de détection intracellulaires seront les directions de développement possibles et les points de rupture de la technique de la pince plasmonique à l'avenir, ", prédisent les scientifiques.
"Il y a encore des défis à surmonter en termes de propriétés inhérentes pour étendre l'applicabilité de la technique. Quoi qu'il en soit, nous sommes convaincus que les utilisations des techniques de pince à épiler plasmonique continueront de se développer dans un proche avenir, et de nombreuses nouvelles applications dans ce domaine seront développées, " ont-ils ajouté.
