p A detecção ultrassensível de partículas em nanoescala tem aplicações em campos importantes que vão do monitoramento ambiental à análise de estruturas virais. Contudo, permanece extremamente difícil devido à polarizabilidade ultrabaixa de pequenas dimensões, partículas de baixo índice. Uma equipe liderada pelo professor Xiao Yun-Feng da Universidade de Pequim, colaborou com a Universidade Yonsei da República da Coréia, demonstraram experimentalmente que a interação dissipativa em uma microcavidade óptica de alto Q permite a detecção de nanopartículas únicas. Este trabalho foi publicado em uma edição recente da Revisão Física Aplicada . p Ao longo dos últimos anos, microcavidades ópticas de alto Q têm mostrado grande potencial em aplicações de detecção devido à interação luz-matéria fortemente aprimorada nelas. O mecanismo de detecção convencional, Contudo, tem que contar com a interação reativa. A detecção reativa é limitada pela polarizabilidade da partícula, e falhará quando a parte real da polarizabilidade se aproximar de zero. Na publicação, os autores apontaram que a interação dissipativa abre um canal de decaimento do modo de cavidade e resulta na mudança da largura da linha de ressonância, que forma um esquema de detecção eficaz, mesmo quando a parte real da polarizabilidade do analito se aproxima de zero, porque a magnitude do sinal é determinada pela perda de absorção e espalhamento lateral da partícula.

p No experimento, a detecção de nanobastões de ouro simples é usada para avaliar o desempenho do sensor. "O nanobastão de ouro do tamanho de 40 nm × 16 nm é um candidato perfeito para testar o sensor de microcavidade por dois motivos. Um é que a polarizabilidade desta nanopartícula pode ser ajustada variando o comprimento de onda da sonda. A outra é que a ressonância plasmônica da superfície da partícula desta dimensão coincide com um de nossos comprimentos de onda da sonda no experimento, em que a parte real da polarizabilidade torna-se zero, provavelmente invalidando o método de detecção reativa, mas fortalecendo o dissipativo, "disse o Dr. YanyanZhi, pesquisadora pós-doutorada e uma das primeiras coautoras deste trabalho.

p Os pesquisadores examinaram experimentalmente os métodos de detecção reativa e dissipativa, monitorando a mudança de modo e a mudança de largura de linha da ressonância da cavidade de alto Q, respectivamente. Eles descobriram que o sinal de detecção reativo não pode ser discernido dos ruídos quando o comprimento de onda da sonda está em ressonância plasmônica onde a polarizabilidade do nanorod se aproxima de zero; o método de sensoriamento dissipativo proposto ainda funciona bem, o que é consistente com as previsões teóricas. O limite de detecção antecipado pode chegar a 13 nm × 5 nm, que é cerca de 12 vezes menor em volume do que pode ser detectado pelo método de detecção reativa.

p Este método de detecção dissipativa não só fornece um novo mecanismo físico de detecção de microcavidade, mas também representa um passo significativo em direção a sensores ópticos práticos nas áreas da química analítica, Ciência ambiental, e biologia molecular.

p "Praticamente, está pronto para que a mudança de modo e a mudança de largura de linha do modo de cavidade possam ser medidas simultaneamente, e, assim, o reativo comum e os métodos de detecção dissipativa propostos são compatíveis entre si, "disse o Prof. Xiao, "A combinação desses dois métodos de detecção adiciona novas dimensões ao que pode ser medido usando cada um dos dois métodos isoladamente. O método de detecção dissipativa usando uma microcavidade de alto Q oferece uma grande plataforma para a detecção de pequenas partículas individuais, como vírus vital, partículas no ar poluído, partículas com perdas no processo de fabricação, e outras nanopartículas em interesse. "