一群来自意大利的研究人员开发了具有可调等离子体反应滤波器的高级智能手机融合镜头。
学习：4D对等离子体编码的可调聚甲基硅氧烷透镜的打印，用于微生物的现场显微镜。图片来源：Preechar Bowonkitwanchai/Shutterstock.com
该镜头是通过无霉菌4D打印在纳米化硅硅（PSI）框架上的聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚合物的制造的，然后是原位使用银和金纳米颗粒（NP）在镜头表面上的纳米厚等离子体滤波器的合成。yabo214智能手机集成设备显示出有希望的现实世界轻型过滤应用程序。这项研究可在期刊高级光学材料亚博网站下载。
什么是等离子体排斥过滤器？
等离子体纳米颗粒是高导电金属或yabo214金属样纳米颗粒，具有大量的自由表面电子/表面等离子体，在光频率范围内表现出负频率的负介电常数。
在等离子体效应中，电磁波（例如光频率范围内的可见光）（从紫外线（UV）到近红外（NIR））激发了表面等离子体，并根据其波长使它们振荡。
纳米颗粒中表面等离子体的这些可诱导且可调的振荡可用于选择性吸收或散射不同的光的光长度，这又取决于纳米颗粒的大小，形状，形状，组成和密度。yabo214
据报道，诸如银（Ag），黄金（AU），铂（PT），铜（Cu）和铝（AL）等金属以及一些天然的铁电材料据报道显示出等离激元的作用。亚博网站下载透明膜在其表面上散布良好的等离子纳米颗粒称为等离子体反应滤波器。yabo214
PDMS镜头的制备和表征无模具印刷在纳米结构的多孔硅模板层上。a）草图从2.5到2.8毫米不同的焦距不同的放大型PDMS镜头的无霉菌印刷制造，嵌入了AGNP和/或AUNP等离子滤波器。b）倒置固化后，PDMS镜头位于PSI模板上的PDMS镜头的顶视图和侧视图。标记为5毫米（顶部）和1毫米（底部）。c – f）PDMS镜片（10 mg）的几何和光学性质，在PSI模板层上，孔隙率为58.8±0.4％，60.4±0.1％，65.5±0.1％，73.3±0.5％和77.1±分别为0.2％。误差线代表一个标准偏差，相对于在每个孔隙率的3个样品中获得的平均值。g）智能手机的草图，加上用于成像应用的PDMS镜头。h）在何时铬铬的测试图案的图片，其中包含250到4的宽度线µM恒定值为0.5×数码变焦。i）（h）中测试图案的图片，使用1使用1的商业智能手机捕获×，2×和4×数字变焦。j）（h）中线的灰度强度曲线，从中显然宽度降至4µM可以解析（S/N比率≈10）。图片来源：Mariani，S等人，高级光学材料亚博网站下载
关于研究
在这项研究中，研究人员首先根据PSI框架上PDM的无发霉打印制造了放大镜。PDMS是透明的，惰性的，无毒的和不可燃烧的，因此适合作为镜头材料。
此外，PSI是一种合适的材料，可在与有机溶剂的相互作用过程中适应PDM的大量变化。PSI层上PDMS前聚合物液滴的倒置热固化导致PDMS透镜具有pr素的球体形状。
PSI上的3D打印PDM的肿胀是可逆的，这促进了制造过程中制备镜头的特性和功能的逆转，因此该过程称为4D打印。然后将PDMS透镜从PSI底层中剥离以获得样品。
随后，通过原位氟化物辅助沉积物在PDMS镜头表面合成纳米厚的等离子过滤器，AgF或Haucl的Au NPS和Au NPS合成4：nh4f，分别。乙醚和己烷溶剂中PDM的肿胀调节了镜头表面的每单位区域的NP密度，从而调节了不同波长的光线通过其传播。
将制备的等离子编码的镜头集成到对其现实世界应用的智能手机研究中，例如发光二极管（LED）的颜色调整，以及明亮的场和荧光显微镜，以检测水中的微生物。
PDMS镜头的照明应用，用AGNP和/或AUNP耦合到白色商业LED。a）用于照明应用程序测试的实验配置草图。b）商用白色的发射光谱，带有/没有裸镜。c）PDMS镜头的透射光谱，装饰有：1、4和9分钟的AGNP；aunps持续96小时；AGNPS持续9分钟 + AUNPS 96小时。d）裸露的白色LED（黑色痕迹）的发射光谱叠加到LED的光谱上，并与（c）中的PDMS镜头一起装饰有Agnps和Aunps。e）来自（d）的光谱数据在1931年的CIE 1931图中表示人眼感知的颜色。图片来源：Mariani，S等人，高级光学材料亚博网站下载
观察
扫描电子显微镜（SEM）显示，PSI的大小和长度分别为50 nm和10μm，其随机排列的圆柱孔，PDMS将孔隙率从59％调整为77％。同样，在二乙醚和己烷中分别在空中观察到均匀的肿胀比约为8％和10％
带有和没有NP的PDMS镜头放在智能手机的LED顶部，并通过光谱仪检查通过镜头传输的光谱。
发射光谱表明，在镜头中编码的等离激元过滤器根据特定波长的间隔减弱了LED发射的强度，具体取决于局部表面等离子体共振（LSPR），从而提供了一种简单有效的方法，从镜片。
此外，通过将其连接到商用智能手机的摄像机，然后使用透镜 - 敏感手机系统来对荧光聚乙烯微粒进行成像，从而在荧光成像应用中测试了焦距为2.8 mm的AGNP镜头。
此外，由于在403 nm波长下的高光密度（OD）为3次，因此AGNP装饰的镜头完全去除了激发光，因此有效地检索了绿色叶绿龙sp的700 nm的红色自动荧光。由于高灭绝比（ER）为60 dB，藻类细胞。
在一滴水中自身荧光单细胞微生物的体内明亮场和荧光智能手机显微镜。a，b）在水中使用的不同质地的亮点图片，在水中获得的戴达利奥斯（Daidaleos-3m agf。（a）和（b）中的比例尺分别为200和50μm。c）AgNP装饰的PDMS镜头（OD = 3，ER = 60 dB）和光致发光光谱（红色迹线）的传输光谱（黑色痕迹）的藻类藻类的光致发光光谱（红色迹线）在403 nm（蓝色痕迹）上激发了蓝色激光器。d，e）用镜头 - 智能手机系统获得的水中藻类藻类的荧光图片，并在403 nm处使用蓝色激光激发。（D）和（E）中的比例尺分别为200和50μm。F）细胞密度（细胞MM-2）藻类藻类的稀释因子与使用镜头智能系统获取的荧光图像产生的叶绿素藻。g，h）藻类藻类吞噬作用后，藻类藻类吞噬作用后，用镜头 - 敏感的藻类吞噬作用后，用镜头 - 敏感手机系统获得了403 nm的蓝色激光器的激发。（G）和（H）中的比例尺分别为200和50μm。图片来源：Mariani，S等人，高级光学材料亚博网站下载
结论
研究人员通过在纳米化 - 孔硅（PSI）框架上通过无霉菌4D打印PDM的PDMS制造了基于PDMS的镜头，然后使用银和金纳米颗粒（NPS）在透镜表面合成纳米厚的等离子抑制过滤器（NPS）（NPS）（NPS）yabo214）。
在LSPR波长处的等离子滤波器在制造阶段通过受控溶胀和己烷和乙醚溶剂中PDMS镜头的反向肿胀预先确定了等离子滤波器的透射值。此外，该镜头与智能手机摄像机的集成为几个微生物的时空映射提供了具有成本效益，手持式和现场携带的解决方案。
参考
Mariani，S.，Corsi，M.，Paghi，A.，La，A.，Strambini，L.，Frontini，F.，Giuseppe，G.，Barillaro，G.微生物的现场显微镜。ADV。光学母校。2021，2101610。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adom.202101610
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