A plasmônica e a fotônica têm chamado a atenção tanto na academia quanto na indústria devido ao seu uso em uma ampla gama de aplicações, um dos quais inclui detecção óptica. O desenvolvimento da tecnologia de sensoriamento óptico não só contribui para a comunidade de pesquisa científica como uma ferramenta versátil, mas também oferece valor comercial substancial para aplicativos de cidade inteligente e Internet das coisas (IOT) devido à sua eficiência energética, leve, tamanho pequeno e adequação para sensoriamento remoto. Reforçando sua importância, Americano científico identificou a detecção plasmônica como uma das 10 principais tecnologias emergentes de 2018.

Vários mecanismos de detecção óptica e estruturas de sensores foram propostos e demonstrados nas últimas décadas. Quase todo novo mecanismo de detecção ou configuração de sensor seria explorado regularmente para testar sua capacidade de detecção. Contudo, informações sobre a lacuna entre a realização experimental e os limites teóricos, diferença entre sensores plasmônicos baseados em metal e sensores fotônicos baseados em dielétricos, e a discriminação entre a propagação de estruturas de eigenwave e de eigenmode localizadas não estava prontamente disponível.

Pesquisadores da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura (SUTD), Cingapura, Agência para a Ciência, Tecnologia e Pesquisa (A * STAR), Cingapura, e Instituto Austríaco de Tecnologia, Áustria, conduziu uma extensa pesquisa bibliográfica, resumiu e comparou sistematicamente as habilidades de detecção desses sensores ópticos de índice de refração de acordo com suas sensibilidades e valor. Um mapa de tecnologia 3-D foi então estabelecido (veja a figura 1) para definir o padrão e a tendência de desenvolvimento para sensores de índice refrativo óptico usando estruturas plasmônicas e fotônicas.

Em particular, os seguintes quatro tipos comuns de sensores de índice refrativo óptico sem rótulo usando estruturas plasmônicas e fotônicas foram revisados:

1. Sensores de onda própria plasmônica de propagação baseada em metal, tal como sensor polariton de plasmão de superfície acoplado a prisma;
2. Sensor de modo próprio plasmônico localizado baseado em metal, tais como sensores de ressonância de plasmon de superfície localizada baseados em nanopartículas metálicas;
3. Sensores de onda própria fotônica de propagação com base dielétrica, como interferômetros de fibra;
4. Sensores de modos próprios fotônicos localizados baseados em dielétricos, como cavidades de cristal fotônico.

Adicionalmente, sensores de índice de refração híbridos mais avançados, como sensores de ressonância Fano e sensores plasmônicos e fotônicos integrados de materiais 2-D, foram incluídos na revisão.

"Este mapa de tecnologia, como um holofote, indica claramente a capacidade de detecção, méritos e deficiências de diferentes categorias de sensores ópticos de índice refrativo para pesquisadores da área, "disse o primeiro autor Yi Xu, Ph.D. estudante do SUTD e Institute of High Performance Computing (IHPC), UMA ESTRELA.

Quaisquer novos sensores de índice refrativo óptico desenvolvidos podem ser adicionados a este mapa de tecnologia para comparar suas habilidades de detecção com trabalhos anteriores. A adição contínua de novos sensores de índice refrativo plasmônico e fotônico enriquecerá o mapa de tecnologia, fornecendo assim uma referência para este rápido desenvolvimento de sensores ópticos de índice de refração.

"Tendo esse mapa de tecnologia em mente e entendendo completamente seus méritos, limitações, mecanismos e tendências de desenvolvimento de diferentes categorias de sensores RI, juntos, podemos avançar o campo de forma mais eficaz, "disse co-autor correspondente e co-orientador de Ph.D., Dr. Lin Wu, IHPC, UMA ESTRELA.

Com o mapa de tecnologia, vários sensores de índice de refração óptico podem ser melhor selecionados de acordo com diferentes aplicações. "Acreditamos que uma revisão tão abrangente sobre sensores de índice refrativo óptico com estruturas plasmônicas e fotônicas atrairá muita atenção nas comunidades de pesquisa, que ajudará os engenheiros a usar os sensores certos para o projeto de subsistemas em smart city e IOT, "disse o professor do SUTD Ricky Ang, co-autor correspondente e Ph.D. orientador.