纳米帽子有什么作用？
这个“纳米帽子”不是真的戴在头上的，而是指一种表面等离子激元光子学（surface plasmon-pumped photon detector），简称SPPD。这个东西可以直接检测单分子荧光，原理主要是利用了等离子激元光栅的超高量子效率——可以达到60%左右 。而且因为SPP具有波长分辨的能力，所以可以同时测量多个荧光分子的发射。
我最近正在从事这方面的研究。之前已经有很多人证明了 SPPD 的可行性[1]-[3]。2008年，日本东京大学的 Noda 实验室首次实现了对单个荧光分子的探测 [4]。2015年，该实验室与日本的另一所名牌高校京都大学合作，直接将探测器放大到了生物分子的尺度上，实现了对生物分子发光的实时监测[5]。这些工作都证明了 SPPD 有希望成为高灵敏度、高通量以及实时分析的有效工具。 图1.通过 SPPD 对单个 DNA 分子的检测。来源：参考文献［4］ 我现在所做的工作主要集中在开发新的器件方面。因为现在的 SPPD 主要存在灵敏度低和波长分辨率有限的问题，所以我尝试着用全息的方法来提高探测的灵敏度并拓展光谱的波长范围(如图 2 右上图所示)。我还与我的导师一起申请了美国专利（详见链接：），提出了一种新结构的光学天线来实现对特定目标分子的识别和检测。
图2.（左）传统 SPPD 的光路；（右）新型 SPPD 的光路。注意右侧采用了全息技术以提高灵敏度和扩大光谱范围 我希望在未来能够继续完善这种基于全息的 SPPD 技术，使其能适用于更多样的分析化学领域。