誘電体メタサーフェスによって可能になった超高感度ハイパースペクトル撮像と生物学的検出

サブ波長の共鳴フォトニック構造に基づくメタサーフェスは、波面制御と集光の新しい方法を可能にし、新世代のフラットオプティクスデバイスの基礎になっている。最近出現した、面内反転対称性が破れたメタユニットアレイからなる全誘電体非対称メタサーフェスは、連続体の束縛状態の興味深い物理的性質に起因する高品質の共鳴を示す。今回我々は、誘電体メタサーフェスとハイパースペクトル撮像を組み合わせて、バイオセンシング用の無標識の超高感度分析プラットフォームを開発した。この手法は、数百万個の画像画素から空間分解したスペクトルを取得でき、高性能のデータ処理ツールを使って、平方マイクロメートル当たり3個以下の分子というかつてないレベルでスループットの高いディジタルセンシング情報を得ることができる。さらに我々は、今回の独特なセンサー設計によって分光計を使わずに単一の画像からスペクトルデータを検索できるようになり、携帯用診断への応用の道が開かれることを示す。ナノフォトニクスと結像光学系のこの組み合わせは、誘電体メタサーフェスの能力を、生物学的実体や、大面積の原子層厚の二次元材料の分析に拡張する。