研究目的
研究无需外部光源即可捕获纳米粒子的超低功耗电激活芯片实验室等离子体镊子的设计与功能。
研究成果
所提出的超低功耗电激活芯片实验室等离子体镊子，无需外部光源即可捕获直径小至9纳米的纳米颗粒。该设计为纳米颗粒操控与传感提供了一种紧凑高效的解决方案，在生物医学研究和纳米技术领域具有应用潜力。
研究不足
该研究的局限性在于需要精确控制石墨烯纳米盘的直径、化学势以及施加的电压才能实现高效捕获。此外，所提出的镊子在实际应用中可能面临制造工艺及与现有芯片实验室系统集成的挑战。
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超低功耗电激活芯片实验室等离激元镊子
DOI：10.1103/PhysRevApplied.13.024072
期刊：Physical Review Applied
出版年份：2020
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
我们提出了一种无需外部光源的超低功耗等离激元镊子。该装置由基于石墨烯的等离激元单元一维阵列构成，这些单元由底层(Al, In)As/(Ga, In)As/(Al, In)As/(Ga, In)As/(Al, In)As量子级联异质结构(QCHs)阵列中的光学跃迁驱动，并采用串联电偏置方式。每个形成于纳米柱中的QCH单元可作为内置光源，用于激发上方圆形石墨烯纳米盘表面局域表面等离激元(LSPs)。每个光源内子带间跃迁产生的受激辐射通过顶部(Al, In)As包覆层衰减，并与上方石墨烯纳米盘相互作用，诱导形成等离激元镊子所需的LSPs。数值模拟表明，在145-170 mV施加电压下，直径16-30 nm、化学势0.5-0.7 eV的石墨烯纳米盘镊子可捕获直径9 nm及以上的聚苯乙烯纳米颗粒，对纳米颗粒直径和折射率变化表现出良好灵敏度。这些芯片实验室级等离激元镊子凭借其微小尺寸和超低功耗特性，无需昂贵外部光源即可实现纳米颗粒传感与捕获，为开发紧凑型片上等离激元镊子开辟了新途径。
作者：
Ali Asghar Khorami，Mohammad Kazem Moravvej Farshi，Sara Darbari
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