分子指紋を検出する超高感度マイクロプローブ(Ultrahigh-sensitivity microprobe detects molecular fingerprints)

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2023-10-23 ワシントン大学セントルイス校

◆ワシントン大学の研究者が、超高感度と大きな検出領域の両方を備えた新しい光学的な微小センサーを開発し、超高感度と検出領域のトレードオフの問題に対処しました。
◆この微小プローブは、微小な球形の空間に光を閉じ込める能力を持つ「ウィスパリングギャラリーモード」を活用し、さまざまな分野で応用されることが期待されています。この新しいデバイスは、微小センサーの世界で新たな解決策を提供し、感度向上と検出領域の拡大を実現しました。
◆この技術は、生体医療モニタリング、化学イメージング、磁気センシング、振動検出など、さまざまな分野での応用に影響を与える可能性があります。

<関連情報>

ラマン分光とイメージングのためのウィスパリングギャラリーモードマイクロプローブ A whispering-gallery scanning microprobe for Raman spectroscopy and imaging

Wenbo Mao,Yihang Li,Xuefeng Jiang,Zhiwen Liu & Lan Yang
Light: Science & Applications  Published:05 October 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41377-023-01276-2

分子指紋を検出する超高感度マイクロプローブ(Ultrahigh-sensitivity microprobe detects molecular fingerprints)

Abstract

Optical whispering-gallery-mode microsensors are a promising platform for many applications, such as biomedical monitoring, magnetic sensing, and vibration detection. However, like many other micro/nanosensors, they cannot simultaneously have two critical properties – ultrahigh sensitivity and large detection area, which are desired for most sensing applications. Here, we report a novel scanning whispering-gallery-mode microprobe optimized for both features and demonstrate enhanced Raman spectroscopy, providing high-specificity information on molecular fingerprints that are important for numerous sensing applications. Combining the superiorities of whispering-gallery modes and nanoplasmonics, the microprobe exhibits a two-orders-of-magnitude sensitivity improvement over traditional plasmonics-only enhancement; this leads to molecular detection demonstrated with stronger target signals but less optical power required than surface-enhanced-Raman-spectroscopy substrates. Furthermore, the scanning microprobe greatly expands the effective detection area and realizes two-dimensional micron-resolution Raman imaging of molecular distribution. The versatile and ultrasensitive scanning microprobe configuration will thus benefit material characterization, chemical imaging, and quantum-enhanced sensing.

0403電子応用
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