石墨烯等离激元中的斐索阻力

Fizeau drag in graphene plasmonics

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03640-x

菲涅尔预测了移动介质对光的拖曳作用，菲索用著名的流水实验证实了这一点。这一重大发现是爱因斯坦狭义相对论的实验基石之一，并在相对论运动学的背景下得到了很好的理解。相比之下，关于电子流在固体中拖曳光子的实验充满了不一致性，到目前为止还未能与该理论达成一致。作者报道了石墨烯中的红外光子和电子的混合准粒子——表面等离激元(SPPs)的电子流拖曳。当存在高密度电流时，通过传播等离激元波的红外纳米成像，可以直接观察到阻力。当对抗漂移的载流子传播时，石墨烯中的极化子会缩短它们的波长。与光的菲索效应不同，由电流产生的SPP拖拽无法用简单的运动学解释，它与石墨烯中狄拉克电子的非线性电动力学有关。观察到的等离激元斐索阻力能够在红外频率下打破时间反转对称性和互易性，而无需借助磁场或手性光泵浦。菲索阻力也为研究电子液体中的相互作用和非平衡效应提供了一种方法。

直接观察单个纳米粒子碰撞触发的等离子体纳米腔中酰胺键的形成

Direct Observation of Amide Bond Formation in a Plasmonic Nanocavity Triggered by Single Nanoparticle Collisions

https://doi.org/10.1021/jacs.1c02426

在单分子水平上实时观测化学键的形成是有机和生物分子化学领域的一大挑战。这种单分子观测可以收集到使用系统集合平均测量无法获得的有价值的信息。尽管已经开发出了非常复杂的监测化学反应的技术，但在单分子水平上检测特定化学键的原位形成的能力仍然是一个难以实现的目标。酰胺键通常由伯胺对N-羟基琥珀酰亚胺 (NHS) 酯的氨解形成，该方法广泛用于多肽和蛋白质的合成、交联和标记。作者利用等离激元纳米腔研究了在水系缓冲液中，由单个纳米颗粒与自由移动的金纳米颗粒碰撞引发的酰胺键生成反应。通过同步表面增强拉曼光谱(SERS)和单实体电化学(EC)测量，作者以10秒的时间分辨率探测了氨解反应中酰胺键形成的动态演变。作者证明了单实体 EC-SERS是一种有价值且灵敏的技术，可以在单分子水平上研究化学反应。

基于动态压电MEMS的光学超表面

Dynamic piezoelectric MEMS-based optical metasurfaces

https://advances.sciencemag.org/content/7/26/eabg5639

光学超表面 (OMS) 在亚波长尺度上显示出了前所未有的多功能波前操作能力。目前，大多数成熟的OMS都是静态的，具有定义良好的光学响应，但其响应受制造过程中OMS的构造决定，而迄今为止研究的动态OMS构造往往表现出某种特定的限制和降低的可重构性。作者通过将薄膜压电微机电系统(MEMS) 与基于间隙表面等离激元的OMS相结合，开发了一种电驱动的动态MEMS-OMS平台，通过精细驱动MEMS反射镜实现了可控制的反射光相位和振幅调制。利用该平台，作者演示了具有高调制效率(~50%)、宽带操作（在800 nm的工作波长附近展宽~20%），以及快速响应（<0.4 ms），可用于偏振无关光束转向和二维 (2D) 聚焦的MEMS-OMS组件。作者所开发的MEMS-OMS平台为实现复杂的动态2D波前操纵提供了灵活的解决方案，可用于可重构和自适应光网络和系统。

通过原位氟化物辅助合成在聚二甲基硅氧烷上无掩模制备空间分辨等离激元纳米粒子

Maskless Preparation of Spatially-Resolved Plasmonic Nanoparticles on Polydimethylsiloxane via In Situ Fluoride-Assisted Synthesis

https://doi.org/10.1002/adfm.202100774

尽管定制表面化学可以提前设计纳米粒子（NP）梯度，但在某种程度上，这种方法在制造复杂的梯度NP模式时提供必要的灵活性。作者报道了一种在聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 上控制原位合成金属纳米粒子 (NPs)（即Ag NPs、Au NPs）的氟化物辅助方法。在合成过程中，NPs在PDMS表面的大小和覆盖范围随时间和空间变化而变化，与无氟方法相比，在F离子存在的情况下，可以提高NP的产率(10倍)和更快的动力学(100倍)。这使得在PDMS表面获得线性和阶梯梯度的NPs以及一维和二维模式的无掩膜制备成为可能。作为柔性等离激元/光子学的应用，研究证实了其表面具有一维和二维梯度Ag NP的PDMS平板的连续和逐级空间调制的等离激元特征。使用在AgF溶液中制备12分钟获得的梯度Ag NP实现了关键光学参数中的出色空间分辨调谐，即从0到5的光密度和高达100 dB的消光比；性能可与商用介电/干扰滤波器相媲美。当用作光学荧光显微镜中的抑制滤光片时，Ag NP-PDMS板能够抑制405 nm的激发激光，并保留作为测试用例的微灯珠 (100 μm) 绿色荧光。

用于等离激元辅助电化学检测癌细胞释放的过氧化氢纳米结构微流体装置

A nanostructured microfluidic device for plasmonic-assisted electrochemical detection of hydrogen peroxide released from cancer cells

https://doi.org/10.1039/D0NR07608B

非侵入性液体活检为快速、无风险、实时的癌症诊断提供了希望。与正常细胞相比，由于癌细胞持续释放过氧化氢(H₂O₂)，因此被确定为一种癌症生物标志物。H₂O₂的浓度较低，传统传感方法存在检测限(LOD)，阻碍了其精确监测和定量。等离激元辅助电化学传感器具有较高的灵敏度和较低的LOD，是有效检测H₂O₂的合适候选材料，但电学性能有待提高。作者提出了一种新的纳米结构微流体装置，以便携式的方式对癌细胞释放的H₂O₂进行超灵敏的定量检测。该流体装置具有一系列自组织金纳米腔，增强了石墨烯纳米片的光电特性，有助于对人体细胞释放的H₂O₂进行等离激元辅助电化学检测。值得注意的是，该设备可以成功测量人血浆中乳腺癌细胞 (MCF-7) 和前列腺癌细胞 (PC3) 释放的H₂O₂。在模拟可见光照射下，H₂O₂的直接电流检测在1 pM-10 μM的线性范围内表现出极佳的LOD（1 pM）。通过表面和光电化学表征技术详细研究了金电极上自组织等离激元纳米腔的形成。此外，电场的有限差分时域 (FDTD) 模拟证明了在可见光照射下纳米腔结构边缘的电荷分布强度。该电极将金等离激元纳米腔与石墨烯薄片相结合，其优异的LOD为非侵入式等离激元辅助电化学传感器的发展铺平了道路，该传感器可以有效检测低浓度的癌细胞。

本文转自：https://mp.weixin.qq.com/s/6s8ELS2Hum5mFbofYfuxNQ

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