跳到主要内容

话题

设备和结构

设备和结构

修改的Sierpinski三角形是一个良好的中红外传感器

21 May 2018 IsabelleDumé.
从修改的Sierpinski三角形的中红外范围工作的分子传感器
Sierpinski用于中红外传感的三角形

由于允许天线更好地收集和聚焦宽带,多频灯,旨在谈到设计微波和射频天线时,分形正在变得流行和射频天线。新加坡国立大学的研究人员现在已经从修改后的Sierpinski三角形中制作了分子传感器,该三角形在中红外线范围内工作。该装置可用于分析各种生物元素的指纹,例如细胞和蛋白质单层。

研究人员最近开始利用分形图案来操纵表面等离子体,这是在金属纳米结构表面上的传导电子的量化集体振动,其用光强烈地相互作用。这种强相互作用允许等离子体将光聚集到亚波长体积,远低于光的衍射极限。该应用很多:副衍射聚焦,透明金属电极,改善光伏效率,增强分子荧光,以少数。

 修改了Sierpinski分形模型

在他们的工作中,研究人员 成都李迪汉哈桑 在电气和计算机工程系中,Nus的智能传感器和MEMS中心研究了由金色和铬制成的Sierpinski分形模型。

“我们的原始目标是探讨这一分形结构的性质,一旦我们量身定制了其用于中红外传感的尺寸,”Hasan解释道。 “然后我们提出了修改模型的想法,以便在这种光谱范围内大大提高其传感性质。”

Sierpinski分形是一种等边三角形形状的分形,具有内在的“自相似” - 即其构成三角形在较小的尺度(或“订单”)中重复。电磁结构中的自相似性对于小型化装置的尺寸是重要的,使得它可以以特定频率聚焦光。在我们的工作中,我们略微修改现有的分形模型而不会破坏其自相似性,“Hasan说。

蝴蝶结纳米结构

他补充说,Sierpinski分形特别适用于与弓形系纳米结构合并。这些结构是在操纵局部表面等离子体共振和增强光田的最佳选择中,最重要的是,由于其尖锐的尖端效果,最重要的是,允许它们充当纳米环绕的“避雷针”效果。这些天线拥有“plasmonic modes”可以调整以与附近的分子中的光学过渡共振。这是这些等离子体模式,其增加了相邻分子和天线发射的光之间的耦合,并意味着它们可以用作传感器。

Sierpinski Fractals已经在许多高性能的普通型应用中使用了一个关键元件,例如纳米光刻,超级功率光学捕获和高密度数据存储等离子体摄影膜。问题是,由于分形部件的连接处的几何差异,难以制作纯Sierpinski分形。更重要的是,以前制造的分形没有完全利用纳米弓形磁带的避雷棒效果。

不需要分子官能化

Lee和Hasan现在使用了先进的电子束光刻精确调整这些分形的几何结构。通过改善其架构,研究人员发现,结构可以增强中红外范围(3000至8000nm)中的光场。组件布置的方式也最大化了纳米蝴蝶结/分形图案的照明杆效应。

“传统的共振感测主要侧重于光谱的可见部分,”解释。 “在这里,我们研究了中红外光谱范围内的感测,这是许多生物分子吸收光的范围。”

探测这些分子吸收使得需要官能化生物分子,使得它们可以拾取传感器。

朝上片上分子传感器

“在红外线中感测也将使我们更可靠地区分在生物系统中发生的连续事件,”他补充道。 “而我们描述的多光谱分形平台最终允许在单个平台上进行高通量复用检测各种分子。这应该提高这种兴趣波长的这种成像的信噪比。“

他说,通过改进的分形化可以通过改性分形化使得可以感应于中红外波长的生物分子的宽带和增强的光吸收。 物理世界。 “但这并非全部:由于增加了光吸收的”热点“的数量增加,因此,增强的浅点相互作用也使得该装置在光学范围内更敏感。在这里,光可以有效地转换为片上电子读数的热量,这将有助于克服中红外传感器的一个主要限制 - 它们的大小。“

该团队报告其在IOP期刊中的工作 纳米期货 2 025005据说,现在正在忙于使用2D材料集成平台来制作片上分子传感器。 “我们正在积极研究各种2D材料的热电性能,”哈桑增加。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者