磁等离激元纳米孔中粒子捕获的控制
应用物理
2021-05-12 v1 材料科学
光学
摘要
等离激元纳米孔作为单分子检测器被广泛研究。等离激元纳米孔技术的主要局限在于分子穿过孔道的易位速度过快导致分析时间极短,以及局部加热可能引起的不稳定性。控制分子易位并延长采集时间的最有趣途径是高效捕获并调控可用于标记分子的纳米颗粒运动的能力。在此,我们从理论上研究了一种磁-等离激元纳米孔的性能,该孔由夹在两金层间的一薄层钴制备而成。然后将纳米孔与易位的磁性纳米颗粒耦合。通过外磁场设定孔周围钴层的磁构型,可生成纳米级磁镊将纳米颗粒捕获于特定点。考虑一个 10 nm 磁铁矿纳米颗粒,我们计算得到高达 28 pN 的捕获力,比标准光学或等离激元捕获方法可获力高一个数量级。此外,磁力将纳米颗粒拉至与等离激元纳米孔壁紧密接触,从而形成包覆深亚波长受限电磁场的纳米腔,在近红外波长下平均场强增强高达 230。所提出的混合磁-等离激元系统指向一种改进基于纳米孔的生物传感器以实现单分子检测及潜在多种生物分子分析的策略。
引用
@article{arxiv.2102.01382,
title = {Control of particle trapping in a magnetoplasmonic nanopore},
author = {Nicolò Maccaferri and Paolo Vavassori and Denis Garoli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.01382},
year = {2021}
}