一階晶格等離子體共振 (FLPR) 的各種應用a) 由注入飽和乙醇蒸汽引起的納米空隙陣列 SP 傳感器的光譜響應。(b) 平方歸一化 EM 場振幅 E2/E2 0 在浸入甲苯中的納米空隙陣列表面附近計算，由線性偏振源以 2.5-μm 波長從頂部激發(fā)。(c) 納米空隙陣列在空氣中和甲苯液體層下的 FTIR 反射光譜。如果在沒有甲苯吸收的情況下獲取，虛線曲線提供了納米空隙陣列對反射光譜的貢獻。下圖顯示了在相同條件下獲得的甲苯覆蓋的光滑 Au 膜表面的 FTIR 反射。圖片來源：FEFU

遠東聯(lián)邦大學 (FEFU) 的科學家與來自俄羅斯、日本和澳大利亞的同事開發(fā)了一種基于特殊設計的金膜的多功能傳感器，其表面包含數(shù)百萬個通過飛秒激光打印產(chǎn)生的拋物面納米天線。傳感器識別痕量濃度的分子，在液體和氣體環(huán)境中檢測它們。它可以輕松調(diào)整以提供不同的模式，包括生物學研究、醫(yī)療和安全任務。相關研究發(fā)表在《納米材料》上。

傳感器對其表面附近環(huán)境的最微小變化（例如氣體或有機分子、液體局部折射率的變化等）作出反應，可應用于生物分析、環(huán)境監(jiān)測、食品質(zhì)量分析、和各種安全系統(tǒng)。

“盡管科學在高精度物理化學傳感器領域取得了重大進展在過去的幾十年里，仍然需要靈活、昂貴的技術來制造在單個設備中結(jié)合不同測量模式的廉價多用途傳感器。用于此類傳感器制造的現(xiàn)有光刻技術既費時又費錢，因此不適合大規(guī)模生產(chǎn)。我們提出了高效廉價的激光打印技術來解決上述問題。使用它，我們可以輕松地生產(chǎn)具有所需表面形態(tài)和共振特性的傳感器元件，經(jīng)過優(yōu)化以合并不同的傳感模式并具有足夠的機械強度以在液體環(huán)境中運行，”FEFU STI 虛擬和增強技術研究員 Aleksandr Kuchmizhak 說現(xiàn)實。

基于納米紋理金膜的傳感器系統(tǒng)是通過直接飛秒激光打印制造的。這種超薄金膜暴露于單個飛秒脈沖導致形成數(shù)百萬個中空拋物線納米結(jié)構(gòu)（納米空隙），即所謂的納米天線。這些納米結(jié)構(gòu)的有序陣列具有明顯的共振光學特性。它們有效地將可見光和紅外光譜范圍的入射輻射轉(zhuǎn)換為特殊的表面波，即所謂的表面等離子體，這為傳感器提供了對周圍環(huán)境變化的顯著敏感性。

來自 FEFU、FEB RAS 和 MEPhI，以及名古屋工業(yè)大學（日本）、東海大學（日本）和斯威本科技大學（澳大利亞）的科學家參與了這項工作。

此前，F(xiàn)EFU 和斯威本科技大學的科學家與印度和日本的同事合作，開發(fā)了一種基于十字形硅納米天線陣列的光學元件。這些納米天線以適當?shù)姆绞脚帕校�形成了一個用于中紅外和太赫茲光譜范圍的螺旋波片，允許將普通高斯光束轉(zhuǎn)換為奇異渦旋光束。該光學元件旨在對紅外光譜范圍內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行高級實驗室研究，以及研究新的手性分子化合物。