Le pinzette ottiche e gli strumenti di manipolazione associati nel campo lontano hanno avuto un impatto importante sulla ricerca scientifica e ingegneristica offrendo una manipolazione precisa di piccoli oggetti. Più recentemente, la manipolazione del campo vicino con i plasmoni di superficie ha aperto opportunità non fattibili con i metodi ottici convenzionali del campo lontano. L'uso di tecniche plasmoniche di superficie consente l'eccitazione di punti caldi molto più piccoli della lunghezza d'onda dello spazio libero; con questa reclusione, il campo plasmonico facilita l'intrappolamento di varie nanostrutture e materiali con maggiore precisione. È diventato comunemente usato nell'intrappolamento di oggetti di dimensioni micro e nanometriche in vari campi della scienza.

In un nuovo articolo di revisione pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , un team di scienziati, guidato dal professor Xiaocong Yuan del Nanophotonics Research Center, Università di Shenzhen, Cina, e collaboratori hanno rivisto i principi, sviluppi, e applicazioni delle tecniche delle pinzette plasmoniche, comprese piattaforme assistite da nanostrutture e sistemi senza struttura.

Secondo le situazioni di eccitazione, i plasmoni di superficie possono essere suddivisi in due tipi:plasmoni di superficie localizzati in geometrie limitate come nanoparticelle e polaritoni di plasmoni di superficie senza struttura eccitati completamente ottici su un'interfaccia liscia dielettrica-metallo. Di conseguenza, il sistema di pinzette plasmoniche può essere suddiviso in tipo strutturale e tipo modulato completamente ottico. La piattaforma strutturale fornisce un approccio efficace per intrappolare oggetti su micro e nanoscala con i vantaggi dell'alta precisione; mentre il tipo modulato completamente ottico è un complemento efficace per la manipolazione dinamica e amplia la gamma delle dimensioni di trappolaggio alla gamma mesoscopica e Mie. Questi due tipi di pinzette plasmoniche si completano a vicenda e hanno favorito numerose applicazioni in espansione.

Grazie ai grandi progressi nella scienza fondamentale, pinzette plasmoniche sono state utilizzate per manipolare molti tipi di materia con varie forme, proprietà, e composizioni. Grazie a questa tecnica, piccoli oggetti possono essere manipolati dinamicamente per essere ordinati e trasportati per litografia e fabbricazione su chip. In particolare, le particelle biologiche di tutte le dimensioni sono bersagli importanti per la cattura, e le piattaforme plasmoniche forniscono esattamente sonde non invasive stabili per la loro manipolazione e rilevazione.

Inoltre, gli hotspot plasmonici possono essere generati selettivamente come trappole specifiche attraverso la progettazione di strutture o la modulazione della polarizzazione e della distribuzione di fase dei raggi laser di eccitazione. Tali punti caldi hanno i vantaggi di una forte energia di campo vicino, fornendo la possibilità di migliorare la misurazione spettroscopica delle molecole localizzate nella regione attraverso tecniche come SERS, assorbimento infrarosso, e spettroscopia di emissione di fluorescenza. La precisione su scala nanometrica del metodo consente la manipolazione e il rilevamento a livello molecolare, rendendo le pinzette plasmoniche uno strumento importante per la fisica, chimici, e scienziati della vita.

"Il meccanismo e i fenomeni rilevanti nelle interazioni non lineari luce-materia, e le applicazioni di manipolazione e rilevamento intracellulari saranno le possibili direzioni di sviluppo e punti di rottura della tecnica delle pinzette plasmoniche in futuro, "predicono gli scienziati.

"Ci sono ancora sfide da superare in termini di proprietà intrinseche per estendere l'applicabilità della tecnica. Indipendentemente da ciò, siamo fiduciosi che gli usi delle tecniche di pinzette plasmoniche continueranno a crescere nel prossimo futuro, e saranno sviluppate molte nuove applicazioni in questo settore, " hanno aggiunto.