1 中国科学院微电子研究所健康电子研发中心，北京 100029
2 中国科学院大学集成电路学院，北京 100049
等离激元纳米孔将等离激元天线与固体纳米孔结合，可限制待测物路径，并将入射光能聚集至路径中产生热点，从而增强场与待测物质的相互作用，在纳米尺度范围内实现高灵敏度检测，近年来已被广泛应用于单分子检测研究。本文概述了几种典型等离激元纳米孔结构及其场增强效果；分析讨论了4种目前常用的基于等离激元纳米孔的高灵敏度检测技术及其特点，包括荧光检测、表面拉曼增强光谱、表面等离激元共振位移传感以及光电结合方法；综述了等离激元纳米孔在脱氧核糖核酸（DNA）、蛋白质、肽等单分子光学检测方面的应用进展及典型成果；讨论和展望了等离激元纳米孔的未来研究趋势以及面临的机遇和挑战。
表面光学 表面等离激元 纳米孔 光学检测 单分子检测
1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室, 太原 030024
2 太原理工大学 物理与光电工程学院, 太原 030024
荧光分子自发辐射的发散性以及低辐射效率制约了单分子荧光传感光信号的捕获, 电介质纳米圆柱能够有效提高荧光分子的定向发光强度。利用时域有限差分(FDTD)法, 理论研究了荧光分子的振荡方向、荧光分子与纳米圆柱的距离、纳米圆柱的折射率和直径对定向发光增强的影响。结果表明: 当纳米圆柱的折射率为1.7、荧光分子的振荡方向沿圆柱的轴向、纳米圆柱具有更大的直径且荧光分子离纳米圆柱的距离更小时, 荧光的定向增强效果更好。当纳米圆柱直径为1 μm、荧光分子距离纳米圆柱10 nm时, 荧光定向增强约为10倍, 定向发射角约为16.1°。
荧光传感 单分子检测 荧光增强 fluorescence sensing single molecule detection fluorescence enhancement
华南师范大学激光生命科学研究所、暨激光生命科学教育部重点实验室,广东,广州,510631
荧光相关谱(fluorescence correlation spectroscopy,FCS)是对处于热平衡态条件下的荧光分子发出的荧光强度涨落进行时间相关处理的一种单分子检测方法,能够直接测量分子在溶液里的扩散系数和浓度.影响FCS测量扩散系数准确性的因素有分子量子效率,测量时间,样本折射率和温度偏差等.用FCS分别测量溶有荧光染料罗丹明6G(rhodamine 6G,Rh.6G)和青色素Cy5甘油水溶液的粘滞系数,实验结果表明:荧光分子的量子效率是影响测量准确性的重要因素,要求其每秒发射的光子数目(photon counts per second,cps)至少达到1 000(photons/s).
荧光相关谱 单分子检测 粘滞系数 量子效率 折射率
华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室,中国湖北,武汉,430074
本文利用多光子激发激光扫描显微镜的部分光路和探测器,建立了双光子荧光相关谱系统(Two-Photon Fluorescence Correlation Spectroscopy,简称TP-FCS).利用TP-FCS系统观察到了"光子爆发"现象,实现了染料分子的双光子激发,测量出若丹明B染料分子在蔗糖溶液中的扩散系数.实验证明该系统具有操作简便、可靠性高、费用低廉等特点,可实现单分子检测.
双光子激发 荧光相关谱 光子爆发 单分子检测 two-photon excitation fluorescence correlation spectroscopy photon-burst single molecule detection
