納米結構的幾何形狀只要滿足特定條件，并匹配入射光的波長，就能夠大幅提高光學傳感器的靈敏度。

這是因為局部納米結構可以極大地放大或減少光的電磁場。據麥姆斯咨詢報道，由Christiane Becker教授領導的HZB（德國亥姆霍茲國家研究中心聯合會）青年研究組“Nano-SIPPE”正致力于開發這類納米結構。計算機模擬是進行這類研究的一種重要工具。來自Nano-SIPPE團隊的Carlo Barth博士現在已經使用機器學習確定了納米結構中最重要的場分布模式，并因此首次很好地解釋了實驗結果。納米結構上的量子點該團隊研究的光子納米結構由具有規則孔狀圖案的硅層組成，其上覆有由硫化物制成的量子點涂層。

激光激發后，接近局部場放大的量子點，比在無序表面上發出了更多的光。這能夠在經驗上證明激光如何與納米結構相互作用。

計算機模擬顯示了在激光激發后，電磁場如何在具有孔狀圖案的硅層中分布。如上圖所示，形成了具有局部場最大值的條紋，因而量子點能夠特別強烈地發光。利用機器學習發現了十種不同的模式為了系統地記錄當納米結構的各個參數發生變化時會發生什么，Barth利用在柏林Zuse研究所開發的軟件計算了每個參數集的三維電場分布。然后，Barth基于機器學習，通過其他計算機程序分析了這些海量數據。“計算機搜索了大約45000條數據記錄，并將它們分成了大約十種不同的模式，”他解釋說。

最后，Barth和Becker成功地確定了其中三種基本模式，在這三種基本模式下，光電磁場在納米孔的各個特定區域被放大了。展望：探測單個分子，例如：癌癥標志物這使得基于激發放大的光子晶體膜可以針對幾乎任何應用進行優化。

這是因為根據不同的應用，例如，一些生物分子會優先沿著納米孔的邊緣積聚，另一些生物分子則在納米孔之間的平臺區域積聚。利用合適的幾何形狀和準確的光激發，可以在所需分子的附著位置處，精確地產生最大電場放大。其應用廣闊，例如，這能夠使癌癥標志物光學傳感器的靈敏度提高到單個分子水平。