耶路撒冷希伯来大学的研究人员利用激光和细菌创造了一种纳米光子芯片系统，用于观察单个细菌细胞发出的荧光。为了将细菌固定在适当位置并将光线导向单个细菌细胞，他们使用了V型槽形等离子体波导，即直径仅为几十纳米的微型铝涂层棒。纳米快报(Nano Letters)期刊中描述的新型系统为各种基于细胞的传感应用(如实时检测化学品)提供了高效便携的片上系统铺平了道路。

　　用于生物和化学传感应用的片上光子器件领域为从“芯片实验室”到环境监测的应用提供了传统分析技术的许多强有力的替代方案。然而，这些传感方案主要依赖于片外检测，并且即使仅测量单个电池也需要麻烦的设备。

　　希伯来大学团队寻找方法将纳米级片上的所有系统组件(包括光源和探测器)集成在一起。这将导致片上实验室系统小巧，便携并且可以实时执行感测。

　　为了实现这一目标，他们分子工程改造了在目标化合物存在下发出荧光信号的活细菌。他们将这些芯片与纳米级波导配对，这不仅用于引导光，还允许在V形槽内机械捕获单个细菌。

　　在三种不同的照射条件下，他们通过实验证明使用纳米级等离子体V型槽波导对单个大肠杆菌细菌细胞进行了询问。首先，他们通过允许来自细菌的荧光通过纳米耦合器直接耦合到波导中来测量在液体环境中流动在纳米耦合器顶部的细菌发出的光。接下来，将细菌机械地捕获在V形槽波导内，并且通过激光直接从顶部或通过纳米耦合器激发。在所有情况下，从输出纳米耦合器收集到检测器中的显着荧光。

　　该系统在潮湿环境中工作良好，其中细菌在波导顶部流动，在干燥条件下，细菌被捕获在波导内。

　　该研究由希伯来大学Harvey M. Krueger纳米科学和纳米技术家庭中心主任，与希伯来大学亚历山大西尔伯曼生命科学研究所的Shimshon Belkin教授合作领导。细菌传感器和丹麦技术大学的Anders Kristensen教授负责制造V型槽波导。Levy教授是Eric Samson应用科学与技术主席，Belkin教授是希伯来大学工业卫生部劳动和社会福利部主席。

　　与由银或金组成的更传统的等离子体波导不同，铝的选择有助于将细菌发出的荧光一直引导至输出纳米耦合器。此外，波导尺寸允许细菌的有效机械捕获，并且多模特征可以有助于收集更多信息，例如，关于细菌的特定位置和取向。

　　结果清楚地表明了使用活细胞构建混合生物质系统的可行性。未来的工作将包括波导网络的构建，使系统多样化以结合不同类型的细菌传感器以检测各种生物或化学分析物。