Photonik-Kristallgekoppelte verstärkte Steueremission: Ein prismfreier, objektfreier und metallfreier verlustfreier Ansatz für Biosensing

Diagnosetests, die fluoreszierende Reporter im Kontext von Biomarkern mit niedriger Abundanz für Krebs und Infektionskrankheiten nutzen, können durch die effiziente Sammlung der emittierten Photonen in einen optischen Sensor niedrigere Nachweisgrenzen erreichen. In dieser Arbeit präsentieren wir das rationale Design, die Herstellung und die Anwendung von ein-dimensionale photonischen Kristall (PC) Gitter-Schnittstellen, um eine kosteneffektive prismfreie, metallfreie und objektfreie Plattform zur Steigerung der Effizienz der Fluoreszenzsammlung zu erreichen. Die geführte Modenresonanz (GMR) des PC wird so gestaltet, dass sie mit der Laseranregung (532 nm) und dem Emissionsmaximum (580 nm) der strahlenden Dipole übereinstimmt, um optimierte Bedingungen zu erzielen. Die foto-plasmonische hybride Nano-Engineering mit Silbernanopartikeln erzielte eine 110-fache Steuerung der Fluoreszenzverstärkung, die es ermöglicht, die Probe zwischen der Anregungsquelle und dem Detektor, die in einer geraden Linie angeordnet sind, zu platzieren. Basierend auf den experimentellen und simulierten Erkenntnissen schlagen wir ein strahlendes GMR-Modell vor, indem wir die polarisierten Emissionseigenschaften des hybriden Substrats im Einklang mit dem strahlenden Plasmonmodell untersuchen. Die hier mit einem einfachen Detektionsinstrument erreichte erhöhte Fluoreszenzintensität bietet sub-nanomolare Empfindlichkeit und eröffnet einen Weg in Richtung Point-of-Care-Szenarien.