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手性分子可以呈现不同的化学性质。对于药物输送和诊断等应用，检测混合物中的手性信号非常重要。尽管电子圆二色性(ECD)光谱已被多次报道用于感测手性分子，但由于信号的维数有限，它仍然很难在手性混合物中操作。幸运的是，将波长扩展到中红外(MIR)，可以利用振动信号来提高分子信号的维度。然而，分子的固有VCD信号非常弱，比ECD信号小约3个数量级。因此，增强VCD光谱的潜力值得探索。

在《光科学与应用》发表的一篇新论文中新加坡国立大学电气与计算机工程系智能传感器和MEMS中心(CISM)的Chengkuo Lee教授领导的科学家团队及其同事开发了一种红外手性等离子体超材料(IRCPM)基于具有金属-绝缘体-金属 (MIM) 结构的垂直定位纳米棒作为增强型 VCD 传感平台。由于底部金起到反射器的作用，入射光要么被纳米结构吸收，要么反射到自由空间。因此，仅通过读取反射光谱，就可以相应地计算吸收光谱。此外，作者应用时间耦合模式理论来解释和优化手性超材料，并得出影响 VCD 响应的两个最重要因素，它们是近场耦合强度和损耗比。基于这些计算和模拟结果，作者通过改变纳米棒的厚度和位置来打破面内和面外对称性，并通过实验验证了他们的结论。

然后将优化的手性超材料用于传感演示。作者将含有二级结构的蛋白质样品涂覆到手性超材料上，成功获得了酰胺 I 振动峰的增强 VCD 信号。此外，作者还测量了不同浓度和不同混合比例的传感性能。这些结果有助于量化该技术的检测极限和灵敏度。作者将他们的工作的贡献总结如下：

“我们的贡献是四重的。首先，我们开发了一种由手性超材料组成的增强型 VCD 传感平台，与传统的 VCD 光谱相比，其实现了 6 个数量级的增强。其次，我们阐述了利用时间耦合模式理论设计和优化中红外手性超材料的方法，这表明了近场耦合系数和损耗比的重要性，从而导致了面内和面外的设计对称破缺尺寸。第三，利用上述传感平台，我们演示了蛋白质薄膜传感过程，并实现了低至约 23 zeptomole 水平的最低检测限。第四，我们首次报告了混合蛋白质二级结构的增强型 VCD 传感过程，对振动转变具有高选择性。”

“得益于高检测率、低样品消耗和可行的大规模制造工艺，我们的 IRCPM 为超小体积传感和无标记手性混合物检测提供了一个有前途的手性传感平台，这为化学或生物医学开辟了一条新途径应用，例如动态反应中手性纳米结构的研究和分析。” 作者预测。

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