Rolled-up metal/dielectric hybrid structures as on-chip integrative resonator devices for multifunctional optical label-free detection

卷起的金属/电介质混合结构作为片上集成谐振器器件,用于多功能光学无标记检测

基本信息

项目摘要

Optical label-free sensing is a powerful analysis tool in biochemistry, and implementation of on-chip integrative optical label-free sensors will boost the sensing process for many applications. Recently, hybrid photonic-plasmonic structures have been investigated for optical label-free sensing with a better performance than that of pure photonic or plasmonic structures. Very recently, we investigated a dielectric/metal hybrid structure based on rolled-up nanotechnology. A new kind of photonic-plasmonic hybrid mode which couples the photonic and plasmonic components along the circumference of the rolled-up tubular structure is demonstrated. In this manner, optimization of photonic-plasmonic hybrid modes for high performance label-free sensors becomes possible by for instance varying the proportion of the metal layer in the tube wall. In addition, favoured by rolled-up nanotechnology, the on-chip monolithic integration of hybrid optical structures becomes well-feasible. Therefore, the main objective of the proposal is to further investigate and optimize photonic-plasmonic hybrid ring resonators based on rolled-up nanotechnology. It relies on understanding the mechanisms leading to the generation of the hybrid optical modes, which will be fully investigated at the beginning of the project. After that, a photonic-plasmonic hybrid resonator will be designed and optimized, and label-free sensing experiments will be performed. Based on our established methodology combining lab-on-a-chip fabrication and rolled-up nanotechnology, highly sensitive and on-chip integrative optofluidic label-free sensors will be realized by the end of this project.
光学无标签传感是生物化学中一个强大的分析工具,而片上集成光学无标签传感器的实现将促进传感过程的许多应用。近年来,光子-等离子体混合结构被研究用于光学无标签传感,其性能优于纯光子或等离子体结构。最近,我们研究了一种基于卷曲纳米技术的介电/金属混合结构。提出了一种新的光子-等离子体混合模式,该模式将光子和等离子体分量沿卷起管状结构的圆周耦合。通过这种方式,可以通过改变管壁中金属层的比例来优化用于高性能无标签传感器的光子-等离子体混合模式。此外,在纳米技术的推动下,混合光学结构的片上单片集成变得更加可行。因此,本文的主要目标是进一步研究和优化基于卷起纳米技术的光子-等离子体混合环形谐振器。它依赖于理解导致混合光学模式产生的机制,这将在项目开始时进行充分的研究。在此基础上,设计并优化了光子-等离子体混合谐振腔,并进行了无标签传感实验。基于我们建立的方法,结合芯片实验室制造和纳米技术,高灵敏度和片上集成的光流体无标签传感器将在本项目结束时实现。

项目成果

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Dynamic tuning of photon-plasmon interaction based on three-dimensionally confined microtube cavities.
  • DOI:
    10.1364/ol.406292
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Ehsan Saei Ghareh Naz;Yin Yin-Yin;Jiawei Wang;A. Madani;Libo Ma;O. Schmidt
  • 通讯作者:
    Ehsan Saei Ghareh Naz;Yin Yin-Yin;Jiawei Wang;A. Madani;Libo Ma;O. Schmidt
Water nanostructure formation on oxide probed in situ by optical resonances
  • DOI:
    10.1126/sciadv.aax6973
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Yin Yin-Yin;Jiawei Wang;Xiaoxia Wang;Shilong Li;M. Jorgensen;J. Ren;S. Meng;Libo Ma;O. Schmidt
  • 通讯作者:
    Yin Yin-Yin;Jiawei Wang;Xiaoxia Wang;Shilong Li;M. Jorgensen;J. Ren;S. Meng;Libo Ma;O. Schmidt
Steering Directional Light Emission and Mode Chirality through Postshaping of Cavity Geometry
通过腔体几何形状的后整形控制定向光发射和模式手性
  • DOI:
    10.1002/lpor.202000118
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11
  • 作者:
    Jiawei Wang;Min Tang;Yue-De Yang;Yin Yin;Yan Chen;Christian Niclaas Saggau;Minshen Zhu;Xiaobo Yuan;Daniil Karnaushenko;Yong-Zhen Huang;Libo Ma;Oliver G. Schmidt
  • 通讯作者:
    Oliver G. Schmidt
Graphene-Activated Optoplasmonic Nanomembrane Cavities for Photodegradation Detection.
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b00733
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Yin Yin-Yin;Jinbo Pang;Jiawei Wang;Xueyi Lu;Qi Hao;Ehsan Saei Ghareh Naz;Xinxing Zhou;Libo Ma
  • 通讯作者:
    Yin Yin-Yin;Jinbo Pang;Jiawei Wang;Xueyi Lu;Qi Hao;Ehsan Saei Ghareh Naz;Xinxing Zhou;Libo Ma
Deterministic Yet Flexible Directional Light Emission from Spiral Nanomembrane Cavities
螺旋纳米膜腔的确定性但灵活的定向光发射
  • DOI:
    10.1021/acsphotonics.9b00992
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Wang, Jiawei;Yin, Yin;Schmidt, Oliver G.
  • 通讯作者:
    Schmidt, Oliver G.
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