用于分子对映体检测的纳米级全介质固有手性超材料结构阵列

《ACS Applied Nano Materials》：Arrays of Nanoscale All-Dielectric Intrinsically Chiral Meta-Device Structures for Molecular Enantiomer Sensing

超表面光子学器件研究提出新制造方法，通过自组装、等离子体刻蚀和掠入射沉积实现低成本大尺寸全介质左旋圆偏振光器件，在可见光波段实现40纳米窄线宽，并具备动态调谐光学特性与双参数优化能力，为生化传感应用提供新范式。

　　

低成本、大面积的固有手性超微器件（ICMDs）具有强烈的手性光学响应，对于实际应用（如对映体检测、手性光源和偏振敏感检测）具有重要意义。迄今为止，大多数ICMDs都是由等离子体纳米结构制成的，因为制备高质量介电薄膜所需的高精度纳米图案化技术在现实中仍然具有挑战性且难以实现。然而，等离子体材料的固有欧姆损耗会导致圆二色光谱严重展宽，可见光区域的线宽通常超过100纳米。因此，这些器件在高精度对映体识别方面的应用受到根本限制，成为实际应用的主要障碍。为了解决这个问题，我们提出了一种可扩展的制备策略，该策略结合了自组装、感应耦合等离子体刻蚀和掠射角沉积技术。这种方法能够实现低成本、大面积、全介电的ICMDs，并使其在可见光谱范围内工作。所制备的ICMDs表现出明显的圆二色性，线宽仅为40纳米，并且能够支持外部施加的超手性场。此外，其手性光学响应和光学各向异性可以在振幅和共振波长上进行动态调节，从而实现双参数优化。我们的对称性破缺设计范式为开发实用的ICMDs提供了一个多功能平台，有效弥合了纳米光子场工程与宏观生物化学检测之间的差距。