CAREER: Single element nanophotonic force transducers using subwavelength optical waveguides
职业:使用亚波长光波导的单元件纳米光子力传感器
基本信息
- 批准号:1150952
- 负责人:
- 金额:$ 40万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-04-01 至 2017-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The objective of this program is to uncover a novel single element force sensing platform that is based on force-sensitive plasmonic coatings embedded in the sharp decaying evanescent field of a sub-wavelength optical waveguide. By linking plasmonic materials such as gold nanoparticles to the optical waveguides via compressible polymer coatings, a highly sensitive force transducer can be fabricated. The transducer works by utilizing a dielectric-plasmon coupling effect to provide sub-nanometer optical feedback on the position of the plasmonic material in the evanescent field. By leveraging the size, tunable elastic properties of the polymer coating, and wavelength guided in the fibers, a highly versatile force detection scheme can be configured that has sub-pico-newton force sensitivity at the same time being self-contained and mobile. The intellectual merit is that discovering new optical methods capable of quantifying forces at the nanoscale will transform our ability to monitor cellular mechanics, determine kinetics of bond formation and breakage, and optimize drug design parameters, measure elastic moduli of materials, and image surfaces not accessible by current scan probe techniques. The broader impacts are that advancing nanophotonic analytical techniques will have a significant impact on industrial research and development interested in high-throughput screening techniques used in antibody screening, drug, drug discovery, or DNA sequencing. In addition to the industrial impacts, this program will be leveraged to develop a new ?Mobile Science Lab? educational program that brings the lab to the classroom in school districts with low budgets and minimal resources to teach students about research and science.
该计划的目标是揭示一种新的单元件力传感平台,该平台基于嵌入在亚波长光波导的急剧衰减倏逝场中的力敏感等离子体涂层。通过可压缩聚合物涂层将等离子体材料(如金纳米粒子)连接到光波导上,可以制造出高灵敏度的力传感器。该换能器利用介电-等离子体耦合效应为等离子体材料在倏逝场中的位置提供亚纳米级的光学反馈。通过利用聚合物涂层的尺寸、可调弹性特性和光纤中的波长引导,可以配置一种高度通用的力检测方案,该方案具有亚皮牛顿力灵敏度,同时具有自成一体和可移动性。智力上的优点是,发现能够在纳米尺度上量化力的新光学方法将改变我们监测细胞力学的能力,确定键形成和断裂的动力学,优化药物设计参数,测量材料的弹性模量,以及当前扫描探针技术无法访问的表面图像。更广泛的影响是,推进纳米光子分析技术将对抗体筛选、药物、药物发现或DNA测序中使用的高通量筛选技术感兴趣的工业研究和开发产生重大影响。除了对工业产生影响外,该计划还将被用来开发一种新的?移动科学实验室?在预算低、资源少的学区,将实验室带到教室,教授学生研究和科学的教育项目。
项目成果
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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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