Optical Whispering Gallery Modes for Biosensing: From Physical Principles to Applications

این کتاب میان رشته‌ای اصول ریزحفره‌های حالت گالری زمزمه نوری (WGM)، برهمکنش نور-ماده، و ساختار زیست مولکولی را با تمرکز بر کاربردها در سنجش زیستی پوشش می‌دهد. حسگرهای زیستی جدید مبتنی بر هیبریداسیون ریزحفره‌های WGM و رزونانس‌های پلاسمون سطحی موضعی (LSPRs) در نانوذرات فلزی، به‌عنوان حساس‌ترین فناوری تشخیص زیستی میکروسیستم که دارای قابلیت تشخیص تک مولکولی بدون نیاز به تقویت و برچسب‌گذاری آنالیت است، ظهور کرده‌اند. این کتاب بررسی گسترده ای از مکانیسم های فیزیکی WGM ها و LSPR ها برای تشخیص میل ترکیبی، غلظت، اندازه، شکل و جهت بیومارکرها ارائه می دهد، در حالی که خواننده را در مورد کلاس های مختلف زیست مولکول ها، خواص نوری آنها و اهمیت آنها در تشخیص بالینی بدون برچسب آگاه می کند. . برای خوانندگان پیشرفته تر، کاربردهای پیشرفته WGM و LSPR در کاوش ماهیت بنیادی فیزیک کوانتومی مورد بحث قرار گرفته است.

This interdisciplinary book covers the fundamentals of optical whispering gallery mode (WGM) microcavities, light–matter interaction, and biomolecular structure with a focus on applications in biosensing. Novel biosensors based on the hybridization of WGM microcavities and localized surface plasmon resonances (LSPRs) in metal nanoparticles have emerged as the most sensitive microsystem biodetection technology that boasts single molecule detection capability without the need for amplification and labeling of the analyte. The book provides an ample survey of the physical mechanisms of WGMs and LSPRs for detecting affinity, concentration, size, shape and orientation of biomarkers, while informing the reader about different classes of biomolecules, their optical properties and their importance in label-free clinical diagnostics. For the more advanced reader, advanced applications of WGMs and LSPRs in exploring the fundamental nature of quantum physics are discussed.