Сенсоры на основе плазмонных наночастиц: современное состояние, проблемы и перспективы

Плазмонные наночастицы (НЧ) сыграли значительную роль в развитии современной нанонауки и нанотехнологий, включая коллоидный синтез, формирование общих представлений о механизмах роста нанокристаллов и разработку широкого спектра приложений. Благодаря локализованному поверхностному плазмонному резонансу (LSPR), зависящему от размера, формы и состава частиц, а также от окружающей диэлектрической среды, они обладают интенсивной окраской в видимой области спектра. При резонансном возбуждении LSPR плазмонных НЧ приводит к значительному усилению электромагнитного поля вблизи их поверхности и тем самым усиливает различные взаимодействия света с веществом. Эти уникальные оптические свойства плазмонных НЧ используют для создания химических и биологических сенсоров. В течение последних десятилетий коллоидные плазмонные НЧ широко применялись в сенсорных технологиях, основанных на сдвиге LSPR (цветометрии), поверхностно-усиленном комбинационном рассеянии, поверхностно-усиленной флуоресценции и хирооптической активности. Хотя коллоидные плазмонные НЧ вышли на передний план в области нанобиосенсоров, для создания наборов сенсоров на их основе, пригодных для повседневного применения, ещё предстоит решить ряд важных задач. В этом подробном обзоре специалисты разных областей — коллоидной и аналитической химии, биологии, физики и медицины — обобщают прошлые достижения, современное состояние и перспективы сенсоров на основе плазмонных НЧ с учётом различных сенсорных платформ, механизмов детекции, разнообразных химических и биологических аналитов, а также ожидаемых технологий будущего. Обзор призван служить ориентиром для исследователей, работающих в этой области, и вдохновить будущие поколения учёных на изучение этого перспективного направления и его ответвлений.