基于金属颗粒表面等离激元操控的动态拉曼增强检测方法研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61805119
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:26.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0508.应用光学
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:张柏富; Kaleem Ullah; 刘卫平; 王惟泽; 侯睿婕; 赵翰文;
- 关键词:
项目摘要
Surface enhanced Raman Scattering (SERS) is a label-free technique for molecular "fingerprint" information acquisition, metallic particle as a basic SERS structure has small invasion to liquid environment such as biological tissue, its using in the enhanced Raman detection has become a research hot spot in biomedical field. Since the enhancements occur at the surfaces of metallic particles, only places where the metallic particles locate can be detected, in order to perform controllably dynamic measurements, the manipulation of metallic particles is highly desirable. For the issue that it is difficult to stably trap metallic particles with traditional optical tweezers, this project plans to generate dynamic SERS structures based on plasmonic manipulation of multiple metallic particles and preform the enhanced Raman detection, which can break through the bottlenecks of small effective detection area, low detection speed and unstable signal etc. in the dynamic detection with manipulating single metallic particle. The research contents of this project include: the study of generation of multiple focuses in plasmonic field with high efficiency; the study of plasmonic manipulation of metallic particles multimer; the study of characterization and enhancement mechanism in multiple metallic particles and metallic film SERS structure; the experimental study of the dynamic enhanced Raman detection and its application in the measurement of cell membrane. The researching of this project and the corresponding achievements are of great significance for enriching the research of label-free and real-time in situ detection and developing the applications for super-resolution Raman imaging of biological cells.
表面增强拉曼散射(SERS)技术是一种无标记的分子“指纹”信息获取手段,金属颗粒作为最基本的SERS结构,对液体环境比如生物组织入侵小,采用金属颗粒进行拉曼增强检测已成为生物医学领域的研究热点。然而增强只局限在金属颗粒表面附近,只能对其所到之处进行探测,要实现可控的动态测量,必须对金属颗粒进行操控。本项目针对传统光镊技术难以稳定捕获金属颗粒的问题,拟采用表面等离激元光镊技术操控多个金属颗粒产生动态SERS结构进行拉曼增强检测,以突破单个金属颗粒操控用于动态检测有效探测区域较小、检测速度低和信号不稳定等瓶颈。本项目的主要研究内容包括:多焦点表面等离子体场高效率产生研究、金属颗粒多聚体表面等离激元操控研究、多个金属颗粒金属膜SERS结构表征及增强机理研究、动态拉曼增强检测实验研究及应用于细胞膜测量。本项目研究及其成果对于丰富无标记实时原位检测研究内涵,推动细胞超分辨拉曼成像的应用具有重要意义。
结项摘要
超表面是一种二维平面的人工材料,它可以通过设计亚波长的微结构来调控光波的振幅、相位和偏振特性。本项目的研究方向是基于超表面能够对光波灵活调控的特性,通过巧妙地设计其结构单元和排列方式,以解决传统光学器件或现有超表面存在的一些问题和不足,及实现诸多新颖的功能。项目内容包括:光场调控、光学操控、拉曼增强、光学传感四部分。项目结果包括:光场调控部分,利用超表面对光波特性的调控,实现了消像差、分束、圆偏振转换功能,以及产生了偏振不敏感的光学涡旋,艾里光束,光学针等新型光束;光学操控部分,利用超表面产生具有相位梯度和强度梯度的聚焦场,实现了对微纳颗粒的捕获,移动,旋转等操作。拉曼增强部分,设计的纳米环二聚体阵列和虚拟-真实探针二聚体两种结构,均实现了高的光场强度增强。光学传感部分,设计的纳米环阵列和法布里-珀罗谐振腔组成的偏振不敏感的折射率传感器,具有高的灵敏度和综合表现性能。本项目的研究丰富了超表面的功能,在成像、光束整形、微粒操控、检测单分子、传感等光学领域中有着重要的应用。此外,超表面具备的亚波长尺寸特性,可集成于上述系统中,使光学系统小型化,利于光学芯片、穿戴设备的发展。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(4)
Generation of Optical Vortices With Polarization-Insensitive Metasurfaces
利用偏振不敏感超表面生成光学涡旋
- DOI:10.1109/jphot.2020.3014918
- 发表时间:2020-08-01
- 期刊:IEEE PHOTONICS JOURNAL
- 影响因子:2.4
- 作者:Shen, Z.;Li, R.;Zhang, B. F.
- 通讯作者:Zhang, B. F.
Design and Numerical Study of Semiconductor Nanolaser With Gaussian-Shaped Metallic Cavity
高斯型金属腔半导体纳米激光器的设计与数值研究
- DOI:10.1109/jphot.2018.2879843
- 发表时间:2018-11
- 期刊:IEEE Photonics Journal
- 影响因子:2.4
- 作者:Zhang Baifu;Zhu Kang;Hao Jingjing;Wang Bowen;Shen Zhe;Hu Haifeng
- 通讯作者:Hu Haifeng
Quasi-perfect vortices generated by Pancharatnam-Berry phase metasurfaces for optical spanners and OAM communication.
Pancharatnam-Berry 相超表面产生的准完美涡流,用于光学扳手和 OAM 通信。
- DOI:10.1038/s41598-022-05017-0
- 发表时间:2022-01-20
- 期刊:Scientific reports
- 影响因子:4.6
- 作者:Xiang Z;Shen Z;Shen Y
- 通讯作者:Shen Y
Enhanced and tunable double Fano resonances in plasmonic metasurfaces with nanoring dimers
具有纳米环二聚体的等离子体超表面中增强且可调谐的双 Fano 共振
- DOI:10.1088/1361-6463/abd1a5
- 发表时间:2020-12
- 期刊:Journal of Physics D: Applied Physics
- 影响因子:--
- 作者:Du Mengyuan;Shen Zhe
- 通讯作者:Shen Zhe
Direct oscillation at 640-nm in single longitudinal mode with a diode-pumped Pr:YLF solid-state laser
使用二极管泵浦 Pr:YLF 固体激光器在 640 nm 单纵模下直接振荡
- DOI:10.1016/j.optlastec.2019.03.025
- 发表时间:2019-08
- 期刊:Optics and Laser Technology
- 影响因子:5
- 作者:Luo Saiyu;Cai Zhiping;Xu Huiying;Shen Zhe;Chen Hao;Li Li;Cao Yun
- 通讯作者:Cao Yun
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- 作者:沈哲
- 通讯作者:沈哲
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