Superficies Superestructuradas para la Detección Espectroscópica: Una Perspectiva de los Mecanismos Físicos y las Aplicaciones
Este resumen describe dos claves para mejorar la detección sensorial de analitos objetivo con geometrías mucho más pequeñas que la longitud de onda de operación, desde la perspectiva de los mecanismos físicos:
1. Explorar los mecanismos físicos relevantes: Este enfoque implica entender cómo la luz interactúa con el analito objetivo y cómo se puede optimizar esta interacción para mejorar la sensibilidad de la detección.
2. Emplear un diseño de estructura fotónica optimizado para la modulación electromagnética eficaz de las interacciones luz-analito: Esta idea consiste en diseñar estructuras que guían y manipulan la luz de manera específica, lo que aumenta la interacción entre la luz y el analito.
El resumen describe brevemente varios modos electromagnéticos típicos de micro y nanoestructuras excitónicas/mediáticas con una distribución uniforme de la energía, incluyendo las implicaciones físicas de los mecanismos de resonancia de plasmón superficial, resonancia de Fano, resonancia de red superficial y estados ligados en el dominio continuo.
En cuanto a las aplicaciones, se revisan diferentes superficies superestructuradas (superficies plasmónicas/dieléctricas/híbridas superestructuradas) para diversas aplicaciones biomédicas de alto rendimiento, incluso de formación de imágenes, incluyendo:
- Sensibilidad al índice de refracción
- Dispersión Raman mejorada superficialmente
- Absorción infrarroja mejorada superficialmente
- Sensibilidad quiral
Se resume que, desde las longitudes de onda ultravioleta hasta las longitudes de onda del infrarrojo medio, el sistema de detección espectroscópica basado en superficies superestructuradas ha demostrado un rendimiento de detección superior para biopsias líquidas (incluyendo ácidos nucleicos, biomarcadores, proteínas, citoquinas, vesículas extracelulares y patógenos, etc.), biopsias de cortes de tejido (células, etc.), pequeñas moléculas de productos farmacéuticos y gases en los experimentos.
Finalmente, se resumen y se perfilan los desafíos actuales y las tendencias de desarrollo futuro de las superficies superestructuradas en la detección espectroscópica, incluyendo:
- Dispositivos de detección espectroscópica basados en nuevos mecanismos ópticos/funcionalización de la superficie
- Dinámicamente ajustables o reconfigurables
- Inteligentes, portátiles o implantables
Basándose en el trabajo emergente sobre la detección espectroscópica de estas superficies superestructuradas mencionadas anteriormente, esta revisión proporciona una perspectiva prospectiva sobre sus futuras direcciones en términos de principios y aplicaciones.
