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Light-Sheet Skew Ray-Enhanced Localized Surface Plasmon Resonance-Based Chemical Sensing.
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2019-12-18 , DOI: 10.1021/acssensors.9b01897 Jinyu Wang 1 , George Y Chen , Xuan Wu , Haolan Xu , Tanya M Monro 2 , Tongyu Liu 1 , David G Lancaster
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2019-12-18 , DOI: 10.1021/acssensors.9b01897 Jinyu Wang 1 , George Y Chen , Xuan Wu , Haolan Xu , Tanya M Monro 2 , Tongyu Liu 1 , David G Lancaster
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A stronger absorption of pump/probe light is desirable for maximizing the sensitivity to enable accurate measurements of trace chemical elements. We introduce a new sensing technique built on light-sheet excitation of skew rays in a multimode fiber with an additional enhancement of localized surface plasmon resonance (LSPR) and its evanescent-field hotspots between gold nanospheres on the coated fiber. A skewed light-sheet (i.e., a thin plane of light) can exploit the optimum ray group, producing enhanced and uniform interactions between light and matter for higher absorption/sensitivity and higher power threshold. The heightened evanescent field couples to the localized surface plasmon resonant modes to attain even greater sensitivity. We compared this excitation method with the previously demonstrated light-sheet skew ray-based sensor without LSPR and observed an enhancement in normalized attenuation of pump light up to seven orders of magnitude for low-concentration rhodamine B. The improvement in the normalized detection limit is almost three orders of magnitude. This new sensing technique uses a functionalized fiber rather than pairing a passive fiber with added functional particles in the analyte, which offers better area-selectivity. The potentially low-cost chemical sensors can be used on a range of sensing mechanisms such as pump/probe light absorption.
中文翻译：
轻型偏斜射线增强的基于局部表面等离子体共振的化学传感。
为了最大程度地提高灵敏度以实现痕量化学元素的准确测量，需要更强的泵浦/探针光吸收。我们引入了一种新的传感技术，该技术建立在多模光纤中偏斜光线的光片激发的基础上，并进一步增强了包被光纤上金纳米球之间的局部表面等离振子共振（LSPR）及其van逝场热点。倾斜的光片（即一薄层光）可以利用最佳光线组，从而在光和物质之间产生增强且均匀的相互作用，从而获得更高的吸收/灵敏度和更高的功率阈值。增大的e逝场耦合到局部表面等离子体共振模式，以获得更高的灵敏度。我们将这种激发方法与先前展示的不使用LSPR的基于光片偏斜射线的传感器进行了比较，并观察到低浓度罗丹明B的泵浦光的归一化衰减增强了七个数量级。归一化检测极限的提高为几乎三个数量级。这项新的传感技术使用功能化光纤，而不是将无源光纤与分析物中添加的功能性粒子配对，从而提供了更好的区域选择性。潜在的低成本化学传感器可用于多种传感机制，例如泵浦/探针光吸收。归一化检测极限的提高几乎是三个数量级。这项新的传感技术使用功能化纤维，而不是将无源纤维与分析物中添加的功能性粒子配对，从而提供了更好的区域选择性。潜在的低成本化学传感器可用于多种传感机制，例如泵浦/探针光吸收。归一化检测极限的提高几乎是三个数量级。这项新的传感技术使用功能化纤维，而不是将无源纤维与分析物中添加的功能性粒子配对，从而提供了更好的区域选择性。潜在的低成本化学传感器可用于多种传感机制，例如泵浦/探针光吸收。
更新日期：2019-12-19
中文翻译：
轻型偏斜射线增强的基于局部表面等离子体共振的化学传感。
为了最大程度地提高灵敏度以实现痕量化学元素的准确测量，需要更强的泵浦/探针光吸收。我们引入了一种新的传感技术，该技术建立在多模光纤中偏斜光线的光片激发的基础上，并进一步增强了包被光纤上金纳米球之间的局部表面等离振子共振（LSPR）及其van逝场热点。倾斜的光片（即一薄层光）可以利用最佳光线组，从而在光和物质之间产生增强且均匀的相互作用，从而获得更高的吸收/灵敏度和更高的功率阈值。增大的e逝场耦合到局部表面等离子体共振模式，以获得更高的灵敏度。我们将这种激发方法与先前展示的不使用LSPR的基于光片偏斜射线的传感器进行了比较，并观察到低浓度罗丹明B的泵浦光的归一化衰减增强了七个数量级。归一化检测极限的提高为几乎三个数量级。这项新的传感技术使用功能化光纤，而不是将无源光纤与分析物中添加的功能性粒子配对，从而提供了更好的区域选择性。潜在的低成本化学传感器可用于多种传感机制，例如泵浦/探针光吸收。归一化检测极限的提高几乎是三个数量级。这项新的传感技术使用功能化纤维，而不是将无源纤维与分析物中添加的功能性粒子配对，从而提供了更好的区域选择性。潜在的低成本化学传感器可用于多种传感机制，例如泵浦/探针光吸收。归一化检测极限的提高几乎是三个数量级。这项新的传感技术使用功能化纤维，而不是将无源纤维与分析物中添加的功能性粒子配对，从而提供了更好的区域选择性。潜在的低成本化学传感器可用于多种传感机制，例如泵浦/探针光吸收。
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