Using the near field optical trapping effect of a dielectric metasurface to improve SERS enhancement for virus detection.
Using the near field optical trapping effect of a dielectric metasurface to improve SERS enhancement for virus detection.
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利用介电超表面的近场光捕获效应来改善病毒检测的 SERS 增强。
DOI：
10.1038/s41598-021-85965-1
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发表时间：
2021-03-25
影响因子：
4.6
通讯作者：
Gerini G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kenworthy CF;Pjotr Stoevelaar L;Alexander AJ;Gerini G
在本文中，我们报告了使用介电超表面的光捕获对拉曼光谱增强因子的影响。研究发现，与颗粒（半径 nm、折射率）固定在表面的干燥基材相比，浸入水中的基材（颗粒可以自由移动）可以获得更高的增强系数（高达 275%）。在低浓度下获得最高的增强效果，因为在这种情况下，粒子优先被捕获在最高电场（热点）的区域。对于高浓度，观察到热点被粒子饱和，并且额外的粒子被迫占据较低场的区域。与传统的金基板相比，介电超表面的光吸收率较低。这对于温度敏感的应用非常重要。该方法显示出在晶体成核中的应用潜力，其中可以在超表面的高场区域附近实现高溶质过饱和度。 SERS（表面增强拉曼光谱）在低分析物浓度下的高灵敏度使得所提出的方法非常有希望检测小的生物颗粒，例如蛋白质或病毒。
In this paper, we report the effect of optical trapping on the enhancement factor for Raman spectroscopy, using a dielectric metasurface. It was found that a higher enhancement factor (up to 275%) can be obtained in a substrate immersed in water, where particles are freee to move, compared to a dried substrate, where the particles (radius nm, refractive index ) are fixed on the surface. The highest enhancement is obtained at low concentrations because, this case, the particles are trapped preferentially in the regions of highest electric field (hotspots). For high concentrations, it was observed that the hotspots become saturated with particles and that additional particles are forced to occupy regions of lower field. The dielectric metasurface offers low optical absorption compared to conventional gold substrates. This aspect can be important for temperature-sensitive applications. The method shows potential for applications in crystal nucleation, where high solute supersaturation can be achieved near the high-field regions of the metasurface. The high sensitivity for SERS (surface-enhanced Raman spectroscopy) at low analyte concentrations makes the proposed method highly promising for detection of small biological particles, such as proteins or viruses.
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影响因子：
16.6
作者：
Caldarola M;Albella P;Cortés E;Rahmani M;Roschuk T;Grinblat G;Oulton RF;Bragas AV;Maier SA
通讯作者：
Maier SA
影响因子：
3.7
作者：
Cheng, An-Chieh;Masuhara, Hiroshi;Sugiyama, Teruki
通讯作者：
Sugiyama, Teruki
影响因子：
17.1
作者：
Chu, Yizhuo;Banaee, Mohamad G.;Crozier, Kenneth B.
通讯作者：
Crozier, Kenneth B.
DOI：
10.1109/jstqe.2013.2282257
发表时间：
2014-05-01
影响因子：
4.9
作者：
Crozier, Kenneth B.;Zhu, Wenqi;Camden, Jon P.
通讯作者：
Camden, Jon P.
DOI：
10.3390/s150921239
发表时间：
2015-08-28
期刊：
Sensors (Basel, Switzerland)
影响因子：
--
作者：
Boujday S;de la Chapelle ML;Srajer J;Knoll W
通讯作者：
Knoll W