Metaoberflächen‐basierte molekulare Biosensorik unterstützt von künstlicher Intelligenz

Techniken der molekularen Absorptionsspektroskopie liefern einzigartige Informationen über die innere Zusammensetzung biologischer Materie, indem sie die charakteristischen Infrarot‐Vibrationsbanden der beteiligten Moleküle detektieren. Durch den Einsatz von nanophotonischen Antennen und Metaoberflächen lässt sich einfallendes Licht auf der Nanoskala bündeln, was zu starker Licht‐Materie‐Wechselwirkung führt und es erlaubt, dieses Sensorkonzept bis hin zur Detektion weniger Moleküle auszudehnen. In diesem Kurzaufsatz werden wir neuartige Metaoberflächen‐basierte Ansätze der molekularen Biosensorik vorstellen und mit traditionellen Konzepten vergleichen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der kürzlich eingeführten Kombination von dielektrischen Metaoberflächen mit bildgebender Detektion, sowie auf dem Potential von künstlicher Intelligenz für das Design nanophotonischer Sensoren und die Datenanalyse. Solche Methoden erlauben die Messung molekularer Signaturen ohne Verwendung klassischer IR‐Spektrometer oder durchstimmbarer Laserquellen und stellen somit einen Durchbruch für miniaturisierte Sensoren in der Umweltanalytik und der patientennahen Labordiagnostik dar. Einblick in Materie durch Metaresonanzen: Die Metaoberflächen‐basierte Biospektroskopie hat sich als empfindliches Werkzeug zur Quantifizierung der Bestandteile biochemischer Systeme etabliert. Dieser Kurzaufsatz präsentiert verschiedene Metaresonatorgeometrien und die einzigartigen Möglichkeiten, die sie für molekulare Studien bieten. Ein Schwerpunkt liegt auf dielektrischen Metaoberflächen mit bildbasierter Detektion sowie auf den Aussichten einer verbesserten Biosensorik mittels künstlicher Intelligenz.