研究目的
研究金属-绝缘体-金属波导中的表面等离子体激元(SPP)模式与平面波导(PWG)模式之间的耦合,以提高生物传感器的灵敏度。
研究成果
所提出的生物传感器通过表面等离子体激元(SPP)与等离子体波导(PWG)模式间的耦合实现了显著的灵敏度增强,在PWG模式偶极峰和法诺共振处分别达到9733和7050 RIU?1的灵敏度。这比传统表面等离子体共振(SPR)传感器提高了2~3个数量级,为高性能等离子体生物传感器提供了可能。
研究不足
该研究基于数值模拟和理论建模,可能无法完全涵盖传感器制造与操作的所有实际因素。所展示的灵敏度提升是在特定条件下实现的,这可能会限制其在多样化传感环境中的适用性。
1:实验设计与方法选择:
本研究提出一种基于金属-绝缘体-金属/平面波导结构的生物传感器,采用衰减全反射(ATR)的Kretschmann构型。研究方法包括理论建模和数值模拟,用于分析表面等离子体激元(SPP)与平面波导(PWG)模式之间的耦合。
2:样本选择与数据来源:
模型包含棱镜、MIM波导和三层介质层。所用材料明确指定,金属层采用银(Ag),介质层采用Cytop材料。
3:实验设备与材料清单:
实验装置使用波长633 nm的TM偏振平面波入射棱镜。材料包括作为耦合棱镜的硫系玻璃(2S2G)、金属层的银(Ag),以及介质层的Cytop和ZnS-SiO2。
4:实验步骤与操作流程:
研究采用传输矩阵法计算反射系数和反射率,推导并数值求解SPP与PWG模式的色散关系。
5:数据分析方法:
根据反射率随传感介质折射率变化的特性计算传感器灵敏度。
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