|
|
|
High effective sensors based on photonic crystals |
| Mingzhu LI,Yanlin SONG, |
| Beijing National Laboratory
for Molecular Sciences, Institute of Chemistry, Chinese Academy of
Sciences, Beijing 100190, China; |
|
|
|
|
Abstract Photonic crystals have been extensively studied as high effective sensors for environmental monitoring and chemical and biological detections. This paper reviews recent achievements on photonic crystal sensors. Especially, the band gap responsiveness and the ability in amplifying spontaneous emission are demonstrated in the reported photonic crystal monitors/sensors. They are of great importance for optical monitors/sensors visualized by the naked eye and sensors based on fluorescence applications. The photonic crystal sensors are promising for low-cost and high effective sensors and detection methods, although challenges still exist in practical applications.
|
| Keywords
sensor
monitor
photonic crystal
photonic band gap
fluorescence
|
|
Issue Date: 05 June 2010
|
|
|
Yablonovitch, E., Phys.Rev. Lett. 1987, 58, 2059―2062
doi: 10.1103/PhysRevLett.58.2059
|
|
John, S., Phys.Rev. Lett. 1987, 58, 2486―2489
doi: 10.1103/PhysRevLett.58.2486
|
|
Yablonovitch, E., J. Phys. Cond. Matter1993, 5, 2443―2460
doi: 10.1088/0953-8984/5/16/004
|
|
Wang, X. H.; Wang, R. Z.; Gu, B. Y.; Yang, G. Z., Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 093902
doi: 10.1103/PhysRevLett.88.093902
|
|
Liu, Y.; Qin, F.; Wei, Z. Y.; Meng, Q. B.; Zhang, D. Z.; Li, Z. Y., Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 131116
doi: 10.1063/1.3242025
|
|
John, S.; Wang, J., Phys. Rev. Lett. 1990, 64, 2418―2421
doi: 10.1103/PhysRevLett.64.2418
|
|
Pan, G.; Kesavamoorthy, R.; Asher, S. A., Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 3860―3863
doi: 10.1103/PhysRevLett.78.3860
|
|
López, C., Adv. Mater. 2003, 15, 1679―1704
doi: 10.1002/adma.200300386
|
|
Lin, S. Y.; Fleming, J. G.; Hetherington, D. L.; Smith, B. K.; Biswas, R.; Ho, K. M.; Sigalas, M. M.; Zubrzycki, W.; et al, Nature1998, 394, 251―253
doi: 10.1038/28343
|
|
Jiang, P.; Cizeron, J.; Bertone, J. F.; Colvin, V. L., J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7957―7958
doi: 10.1021/ja991321h
|
|
Liu, J.; Li, M.; Wang, J.; Song, Y.; Jiang, L.; Murakami, T.; Fujishima, A., Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 9425―9431
doi: 10.1021/es902462c
|
|
Chen, X.; Wang, L. H.; Wen, Y. Q.; Zhang, Y. Q.; Wang, J. X.; Song, Y. L.; Jiang, L.; Zhu, D. B., J. Mater. Chem. 2008, 18, 2262―2267
doi: 10.1039/b801565a
|
|
Petrov, E. P.; Bogomolov, V. N.; Kalosha, I. I.; Gaponenko, S. V., Phys.Rev. Lett. 1998, 81, 77―80
doi: 10.1103/PhysRevLett.81.77
|
|
Megens, M.; Wijnhoven, J. E.G. J.; Lagendijk, A.; Vos, W. L., J. Opt. Soc. Am. B1999, 16, 1403―1408.
doi: 10.1364/JOSAB.16.001403
|
|
Vos, W. L.; Koenderink, A. F.; Nikolaev, I. S., Phys. Rev. A2009, 80, 053802
doi: 10.1103/PhysRevA.80.053802
|
|
Li, M. Z.; Liao, Q.; Zhang, J. P.; Jiang, L.; Song, Y. L.; Zhu, D. B.; Chen, D.; Tang, F. Q.; et al, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 203516
doi: 10.1063/1.2815660
|
|
Zhang, Y. Q.; Wang, J. X.; Ji, Z. Y.; Hu, W. P.; Jiang, L.; Song, Y. L.; Zhu, D. B., J. Mater. Chem. 2007, 17, 90―94
doi: 10.1039/b612905f
|
|
Zhang, Y. Z.; Wang, J. X.; Zhao, Y.; Zhai, J.; Jiang, L.; Song, Y. L.; Zhu, D. B., J. Mater. Chem. 2008, 18, 2650―2652
doi: 10.1039/b803644f
|
|
Schriemer, H. P.; van Driel, H. M.; Koenderink, A. F.; Vos, W. L., Phys. Rev. A2000, 63, 011801
doi: 10.1103/PhysRevA.63.011801
|
|
John, S.; Quang, T., Phys.Rev. Lett. 1997, 78, 1888―1891
doi: 10.1103/PhysRevLett.78.1888
|
|
Li, M.; Liao, Q.; Liu, Y.; Li, Z.; Wang, J.; Jiang, L.; Song, Y., Appl. Phys. A2010, 98, 85―90
doi: 10.1007/s00339-009-5429-2
|
|
Li, M. Z.; Xia, A. D.; Wang, J. X.; Song, Y. L.; Jiang, L., Chem. Phys.Lett. 2007, 444, 287―291
doi: 10.1016/j.cplett.2007.07.020
|
|
Blanco, A.; Chomski, E.; Grabtchak, S.; Ibisate, M.; John, S.; Leonard, S. W.; Lopez, C.; Meseguer, F.; et al, Nature2000, 405, 437―440
doi: 10.1038/35013024
|
|
Norell, M. A.; Makovicky, P.; Clark, J. M., Nature1997, 389, 447―448
doi: 10.1038/38918
|
|
Holland, B. T.; Blanford, C. F.; Stein, A., Science1998, 281, 538―540
doi: 10.1126/science.281.5376.538
|
|
Braun, P. V.; Wiltzius, P., Nature1999, 402, 603―604
doi: 10.1038/45137
|
|
Wijnhoven, J. E. G. J.; Zevenhuizen, S. J.M.; Hendriks, M. A.; Vanmaekelbergh, D.; Kelly, J. J.; Vos, W. L., Adv. Mater. 2000, 12, 888―890
doi: 10.1002/1521-4095(200006)12:12<888::AID-ADMA888>3.0.CO;2-T
|
|
Yan, H.; Blanford, C. F.; Stein, A.; Smyrl, W. H., Chem. Comm. 2000, 1477―1478
|
|
Yan, H.; Blanford, C. F.; Holland, B. T.; Parent, M.; Smyrl, W. H.; Stein, A., Adv. Mater. 1999, 11, 1003―1006
doi: 10.1002/(SICI)1521-4095(199908)11:12<1003::AID-ADMA1003>3.0.CO;2-K
|
|
Velev, O. D.; Tessier, P. M.; Lenhoff, A. M.; Kaler, E. W., Nature1999, 401, 548―548
doi: 10.1038/44065
|
|
Zakhidov, A. A.; Baughman, R. H.; Iqbal, Z.; Cui, C.; Khayrullin, I.; Dantas, S. O.; Marti, J.; Ralchenko, V. G., Science1998, 282, 897―901
doi: 10.1126/science.282.5390.897
|
|
Jiang, P.; Hwang, K. S.; Mittleman, D. M.; Bertone, J. F.; Colvin, V. L., J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11630―116037
doi: 10.1021/ja9903476
|
|
Johnson, S. A.; Ollivier, P. J.; Mallouk, T. E., Science1999, 283, 963―965
doi: 10.1126/science.283.5404.963
|
|
Park, S. H.; Xia, Y., Adv. Mater. 1998, 10, 1045―1048
doi: 10.1002/(SICI)1521-4095(199809)10:13<1045::AID-ADMA1045>3.0.CO;2-2
|
|
Holtz, J. H.; Asher, S. A., Nature1997, 389, 829―832
doi: 10.1038/39834
|
|
Yethiraj, A.; van Blaaderen, A., Nature2003, 421, 513
doi: 10.1038/nature01328
|
|
Weissman, J. M.; Sunkara, H. B.; Tse, A. S.; Asher, S. A., Science1996, 274, 959―960
doi: 10.1126/science.274.5289.959
|
|
Lee, K.; Asher, S. A., J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9534―9537
doi: 10.1021/ja002017n
|
|
Lee, Y. J.; Braun, P. V., Adv. Mater. 2003, 15, 563―566
doi: 10.1002/adma.200304588
|
|
Debord, J. D.; Eustis, S.; Debord, S. B.; Lofye, M. T.; Lyon, L. A., Adv. Mater. 2002, 14, 658―662
doi: 10.1002/1521-4095(20020503)14:9<658::AID-ADMA658>3.0.CO;2-3
|
|
Tian, E. T.; Wang, J. X.; Zheng, Y. M.; Song, Y. L.; Jiang, L.; Zhu, D. B., J. Mater. Chem. 2008, 18, 1116―1122
doi: 10.1039/b717368g
|
|
Xu, L.; Wang, J. X.; Song, Y. L.; Jiang, L., Chem. Mater. 2008, 20, 3554―3556
doi: 10.1021/cm800444a
|
|
Ben-Moshe, M.; Alexeev, V. L.; Asher, S. A., Anal. Chem. 2006, 78, 5149―5157
doi: 10.1021/ac060643i
|
|
Ward Muscatello, M. M.; Stunja, L. E.; Asher, S. A., Anal. Chem. 2009, 81, 4978―4986
doi: 10.1021/ac900006x
|
|
Weissman, J. M.; Sunkara, H. B.; Tse, A. S.; Asher, S. A., Science1996, 274, 959―963
doi: 10.1126/science.274.5289.959
|
|
Holtz, J. H.; Holtz, J. S. W.; Munro, C. H.; Asher, S. A., Anal. Chem. 1998, 70, 780―791
doi: 10.1021/ac970853i
|
|
Reese, C. E.; Mikhonin, A. V.; Kamenjicki, M.; Tikhonov, A.; Asher, S. A., J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1493―1496
doi: 10.1021/ja037118a
|
|
Iwayama, Y.; Yamanaka, J.; Takiguchi, Y.; Takasaka, M.; Ito, K.; Shinohara, T.; Sawada, T.; Yonese, M., Langmuir2003, 19, 977―980
doi: 10.1021/la0207365
|
|
Arsenault, A. C.; Clark, T. J.; Von Freymann, G.; Cademartiri, L.; Sapienza, R.; Bertolotti, J.; Vekris, E.; Wong, S.; et al, Nat. Mater. 2006, 5, 179―184
doi: 10.1038/nmat1588
|
|
Ge, J. P.; Goebl, J.; He, L.; Lu, Z. D.; Yin, Y. D., Adv. Mater. 2009, 21, 4259―4264
doi: 10.1002/adma.200901562
|
|
Fudouzi, H.; Xia, Y. N., Adv. Mater. 2003, 15, 892―896
doi: 10.1002/adma.200304795
|
|
Li, M. Z.; Wang, J. X.; Feng, L.; Wang, B. B.; Jia, X. R.; Jiang, L.; Song, Y. L.; Zhu, D. B., Colloid Surf. A2006, 290, 233―238
doi: 10.1016/j.colsurfa.2006.05.032
|
|
Hu, X. B.; Li, G. T.; Li, M. H.; Huang, J.; Li, Y.; Gao, Y. B.; Zhang, Y. H., Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 575―583
doi: 10.1002/adfm.200700527
|
|
Liu, J.; Li, G. T.; Wu, Z.; An, Q.; Qiu, Y.,ChemPhysChem2007, 8, 1298―1302
doi: 10.1002/cphc.200700031
|
|
Hu, X. B.; An, Q.; Li, G. T.; Tao, S. Y.; Liu, B., Angew.Chem., Int. Ed. 2006, 45, 8145―8148
doi: 10.1002/anie.200601849
|
|
Kim, H.; Ge, J.; Kim, J.; Choi, S.; Lee, H.; Lee, H.; Park, W.; Yin, Y.; et al, Nat. Photon. 2009, 3, 534―540
doi: 10.1038/nphoton.2009.141
|
|
Jiang, P.; Smith, D. W.; Ballato, J. M.; Foulger, S. H., Adv. Mater. 2005, 17, 179―184
doi: 10.1002/adma.200306680
|
|
Ge, J. P.; Hu, Y. X.; Yin, Y. D., Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 7428―7431
doi: 10.1002/anie.200701992
|
|
Ge, J. P.; Hu, Y. P.; Zhang, T. R.; Huynh, T.; Yin, Y. D., Langmuir2008, 24, 3671―3680
doi: 10.1021/la7039493
|
|
Ge, J. P.; Yin, Y. D., J. Mater. Chem. 2008, 18, 5041―5045
doi: 10.1039/b809958h
|
|
Ge, J. P.; Yin, Y. D., Adv. Mater. 2008, 20, 3485―3491
doi: 10.1002/adma.200800657
|
|
Bonifacio, L. D.; Puzzo, D. P.; Breslav, S.;Willey, B. M.; Mcgeer, A.; Ozin, G. A., Adv. Mater. 2009, DOI:10.1002/adma.200902763
doi: 10.1002/adma. 200902763
|
|
Li, H.; Wang, J.; Yang, L.; Song, Y., Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3258―3264
doi: 10.1002/adfm.200800507
|
|
Li, H.; Chang, L.; Wang, J.; Yang, L.; Song, Y., J. Mater.Chem. 2008, 18, 5098―5103
doi: 10.1039/b808675c
|
|
Busch, K.; John, S., Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 967―970
doi: 10.1103/PhysRevLett.83.967
|
|
Kubo, S.; Gu, Z. Z.; Takahashi, K.; Fujishima, A.; Segawa, H.; Sato, O., J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8314―8319
doi: 10.1021/ja0495056
|
|
Fleischhaker, F.; Arsenault, A. C.; Kitaev, V.; Peiris, F. C.; von Freymann, G.; Manners, I.; Zentel, R.; Ozin, G. A., J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9318―9319
doi: 10.1021/ja0521573
|
|
Han, G. Z.; Xie, Z. Y.; Zheng, D.; Sun, L. G.; Gu, Z. Z., Appl. Phys.Lett. 2007, 91, 141114
doi: 10.1063/1.2793624
|
|
Gu, Z. Z.; Iyoda, T.; Fujishima, A.; Sato, O., Adv. Mater. 2001, 13, 1295―1298
doi: 10.1002/1521-4095(200109)13:17<1295::AID-ADMA1295>3.0.CO;2-7
|
|
Kurihara, S.; Moritsugu, M.; Kubo, S.; Kim, S. N.; Ogata, T.; Nonaka, T.; Sato, O., Eur. Polym. J. 2007, 43, 4951―4960
doi: 10.1016/j.eurpolymj.2007.09.013
|
|
Kubo, S.; Gu, Z. Z.; Takahashi, K.; Ohko, Y.; Sato, O.; Fujishima, A., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10950―10951
doi: 10.1021/ja026482r
|
|
Sato, O.; Kubo, S.; Gu, Z. Z., Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1―10
doi: 10.1021/ar700197v
|
|
Gu, Z. Z.; Hayami, S.; Meng, Q. B.; Iyoda, T.; Fujishima, A.; Sato, O., J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10730―10731
doi: 10.1021/ja001868s
|
|
Cassagneau, T.; Caruso, F., Adv. Mater. 2002, 14, 1629―1633
doi: 10.1002/1521-4095(20021118)14:22<1629::AID-ADMA1629>3.0.CO;2-2
|
|
Cunin, F.; Schmedake, T. A.; Link, J. R.; Li, Y. Y.; Koh, J.; Bhatia, S. N.; Sailor, M. J., Nat. Mater. 2002, 1, 39―41
doi: 10.1038/nmat702
|
|
Zhao, Y. J.; Zhao, X. W.; Sun, C.; Li, J.; Zhu, R.; Gu, Z. Z., Anal. Chem. 2008, 80, 1598―1605
doi: 10.1021/ac702249a
|
|
Zhao, X. W.; Xu, H.; Gu, Z. Z.,Multi-Functional Materialsand Structures, Pts 1 and 22008, 47―50, 1323―1326
|
|
Sun, C.; Zhao, X. W.; Zhao, Y. J.; Zhu, R.; Gu, Z. Z.,Small2008, 4, 592―596
doi: 10.1002/smll.200701026
|
|
Li, J. L.; Zhao, X. W.; Wei, H. M.; Gu, Z. Z.; Lu, Z. H.,Anal. Chim.Acta2008, 625, 63―69
doi: 10.1016/j.aca.2008.07.008
|
|
Konopsky, V. N.; Alieva, E. V., Anal. Chem. 2007, 79, 4729―4735
doi: 10.1021/ac070275y
|
|
Zhang, W.; Ganesh, N.; Mathias, P. C.; Cunningham, B. T.,Small2008, 4, 2199―2203
doi: 10.1002/smll.200800367
|
|
Zhang, W.; Ganesh, N.; Block, I. D.; Cunningham, B. T.Sens. Actuators, B2008, 131, 279―284
doi: 10.1016/j.snb.2007.11.017
|
|
Lu, M.; Cunningham, B. T.; Park, S. J.; Eden, J. G., Optics Comm.2008, 281, 3159―3162
doi: 10.1016/j.optcom.2008.02.020
|
|
Ganesh, N.; Block, I. D.; Mathias, P. C.; Zhang, W.; Chow, E.; Malyarchuk, V.; Cunningham, B. T.,Opt. Express2008, 16, 21626―21640
doi: 10.1364/OE.16.021626
|
|
Ganesh, N.; Zhang, W.; Mathias, P. C.; Chow, E.; Soares, J. A. N. T.; Malyarchuk, V.; Smith, A. D.; Cunningham, B. T., Nat. Nano. 2007, 2, 515―520
doi: 10.1038/nnano.2007.216
|
|
Li, M.; He, F.; Liao, Q.; Liu, J.; Xu, L.; Jiang, L.; Song, Y.; Wang, S.; et al, Angew. Chem. Inter.Ed. 2008, 47, 7258―7262
|
|
Algar, W. R.; Massey, M.; Krull, U. J., J. Fluoresc. 2006, 16, 555―567
doi: 10.1007/s10895-006-0091-y
|
|
Viewed |
|
|
|
Full text
|
|
|
|
|
Abstract
|
|
|
|
|
Cited |
|
|
|
|
| |
Shared |
|
|
|
|
| |
Discussed |
|
|
|
|