Optische pincetten en bijbehorende manipulatiehulpmiddelen in het verre veld hebben een grote invloed gehad op wetenschappelijk en technisch onderzoek door nauwkeurige manipulatie van kleine objecten aan te bieden. Recenter, near-field manipulatie met oppervlakteplasmonen heeft mogelijkheden geopend die niet haalbaar zijn met conventionele far-field optische methoden. Het gebruik van oppervlakteplasmontechnieken maakt excitatie van hotspots mogelijk die veel kleiner zijn dan de golflengte in de vrije ruimte; met deze opsluiting, het plasmonveld vergemakkelijkt het vangen van verschillende nanostructuren en materialen met hogere precisie. Het wordt algemeen gebruikt bij het vangen van objecten van micro- en nanometerformaat in verschillende wetenschapsgebieden.

In een nieuw overzichtsartikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , een team van wetenschappers, onder leiding van professor Xiaocong Yuan van het Nanophotonics Research Center, Universiteit van Shenzhen, China, en medewerkers hebben de principes herzien, ontwikkelingen, en toepassingen van de plasmonische pincettechnieken, inclusief zowel door nanostructuur ondersteunde platforms als structuurloze systemen.

Volgens excitatiesituaties, oppervlakteplasmon kan worden onderverdeeld in twee typen:gelokaliseerd oppervlakteplasmon in begrensde geometrieën zoals nanodeeltjes en volledig optische geëxciteerde structuurloze oppervlakteplasmonpolaritonen op een glad diëlektrisch-metaalinterface. Overeenkomstig, het plasmonische pincetsysteem kan worden onderverdeeld in structureel type en volledig optisch gemoduleerd type. Het structurele platform biedt een effectieve benadering om objecten op micro- en nanoschaal te vangen met de voordelen van hoge precisie; terwijl het volledig optisch gemoduleerde type een effectieve aanvulling is voor dynamische manipulatie en het bereik van de overvulgrootte uitbreidt tot mesoscopisch en Mie-bereik. Deze twee soorten plasmonische pincetten vullen elkaar aan en hebben geleid tot talrijke en groeiende toepassingen.

Dankzij grote vooruitgang in de fundamentele wetenschap, plasmonische pincetten zijn gebruikt om vele soorten materie met verschillende vormen te manipuleren, eigendommen, en composities. Door een prestatie van deze techniek, kleine objecten kunnen dynamisch worden gemanipuleerd om te worden gesorteerd en getransporteerd voor lithografie en fabricage op de chip. Vooral, biologische deeltjes van elke grootte zijn belangrijke doelen voor het vangen, en de plasmonische platforms bieden precies stabiele niet-invasieve sondes voor manipulatie en detectie ervan.

Bovendien, plasmonische hotspots kunnen selectief worden gegenereerd als specifieke vallen door het ontwerp van structuren of modulatie van de polarisatie en faseverdeling van excitatielaserstralen. Dergelijke hotspots hebben de voordelen van sterke nabije-veldenergie, de mogelijkheid bieden om de spectroscopische meting van moleculen in de regio te verbeteren door middel van technieken zoals SERS, infrarood absorptie, en fluorescentie-emissiespectroscopie. De precisie van de methode op nanoschaal maakt manipulatie en detectie op moleculair niveau mogelijk, het maken van plasmonische pincetten een belangrijk hulpmiddel voor de natuurkunde, chemici, en levenswetenschappers.

"Het mechanisme en relevante verschijnselen in niet-lineaire interacties tussen licht en materie, en de intracellulaire manipulatie- en detectietoepassingen zullen in de toekomst de mogelijke ontwikkelingsrichtingen en breekpunten zijn van de plasmonische pincettechniek, ' voorspellen de wetenschappers.

"Er zijn nog uitdagingen die moeten worden overwonnen in termen van de inherente eigenschappen om de toepasbaarheid van de techniek uit te breiden. Hoe dan ook, we zijn ervan overtuigd dat het gebruik van plasmonische pincettechnieken in de nabije toekomst zal blijven groeien, en veel nieuwe toepassingen op dit gebied zullen worden ontwikkeld, " voegden ze eraan toe.