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oe1(光电查) - 科学论文

12 条数据
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  • 基于马赫-曾德尔干涉仪结构中表面等离子体激元传播的纳米级生物传感器数值研究

    摘要： 本文通过数值方法研究了一种基于马赫-曾德尔干涉仪的纳米级等离子体生物传感器。我们采用两种方法分析了马赫-曾德尔干涉仪（MZI）生物传感器的工作原理：第一种方法通过考察不同样品介质折射率及不同结构尺寸下表面等离极化激元（SPP）模式的传输特性，发现在金层长度为12微米、宽度为80纳米时，折射率变化约0.045可实现最佳约56.6%的传输率；第二种方法则通过不同几何参数研究了MZI的灵敏度、品质因数（FOM）和优值因子（Q因子）。结果表明：在固定长度条件下，增加金层厚度能显著提升Q因子和FOM；而当金层厚度固定并设置三种不同长度时，随着生物传感器长度增加，其灵敏度、Q因子及FOM均呈现上升趋势。最后，在主金层上方叠加两层独立附加金层后，该等离子体MZI生物传感器的灵敏度和FOM相比无附加层的MZI生物传感器实现了显著提升。

    关键词： 等离子体生物传感器，表面等离子体激元（SPP），马赫-曾德尔干涉仪（MZI），时域有限差分法（FDTD）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 纳米颗粒掺杂柱阵列的自组装用于等离子体生物传感

    摘要： 表面等离子体共振生物传感器通过简单检测方法展现出对多种生物分子的高灵敏度检测优势。然而，实现大面积高密度热点区域的可扩展、可重复芯片制备仍面临技术挑战，这限制了此类传感器的商业化与临床转化应用。本研究开发了一种新型三维等离子体纳米结构制备方法，该结构具有高密度、大体积热点区域，从而具备优异的本征检测性能。具体而言，通过简单真空工艺利用吸附金原子在光滑金纳米柱阵列上的增强表面扩散效应，制备出掺杂金纳米粒子的金纳米柱阵列。该工艺无需高温退火即可在1纳米厚介质包覆的金纳米柱阵列上直接形成高密度球形金纳米粒子，从而引发多重等离子体耦合效应，在三维空间内形成大体积有效热点区域。该等离子体纳米结构在表面增强拉曼光谱中展现出超过8.3×10?倍的信号增强，在等离子体增强荧光中实现超过2.7×102倍的增强效果。基于该三维等离子体芯片的禽流感抗体检测灵敏度较未结构化金基底提升100倍（等离子体增强荧光检测）。这种简单且可扩展的高灵敏度三维等离子体纳米结构制备方法，为拓展等离子体增强传感应用开辟了新途径。

    关键词： 表面扩散、等离子体生物传感器、球形金属纳米粒子、三维纳米结构、表面能

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于三螺旋分子开关诱导的杂交链式反应（HCR）放大构建通用高灵敏度等离子体生物传感器平台

    摘要： 在此，我们通过耦合杂交链式反应（HCR）策略与三螺旋分子开关，建立了一种通用且灵敏的生物分子检测等离子体传感策略。当识别目标物时，作为通用触发器（UT）的单链DNA从三螺旋分子开关（THMS）中释放，从而在两个发夹结构M1和M2之间触发HCR过程，通过M1（或M2）尾序列与DNA-AuNP探针的杂交导致金纳米颗粒（AuNPs）聚集，使521 nm处的吸光度发生显著变化。更具体地说，该策略通过引入THMS的靶标特异性识别，并通过改变适配体或DNA序列（不改变三螺旋结构）实现通用化，能够简单设计多种靶标检测。利用THMS的优势，该策略可实现对包括核酸、小分子和蛋白质在内的多种靶标的稳定灵敏检测，在实际应用中具有巨大潜力。

    关键词： 金纳米粒子、生物分子检测、等离子体生物传感器、三螺旋分子开关、杂交链式反应

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 利用贵金属纳米粒子共振的血红蛋白浓度检测等离子体生物传感器分析与仿真

    摘要： 本文分析了三种不同形状（球形、立方体和圆柱体）的银等离子体纳米颗粒用于检测血液中血红蛋白浓度。该研究通过改变血红蛋白浓度（范围0至140克/升）的传感特性来确定血液中的血红蛋白浓度。研究考虑了血红蛋白浓度对纳米颗粒周围介质折射率变化的影响。模拟结果表明，立方体纳米颗粒的散射截面具有尖锐峰值，其半高全宽（FWHM）为50纳米；球形和圆柱体纳米颗粒的FWHM分别为64纳米和94纳米。具体而言，在将各浓度血红蛋白折射率应用于周围介质后，消光截面的共振波长出现增加。使用球形、立方体和圆柱体纳米颗粒时，140克/升血红蛋白浓度分别产生了3.3纳米、3.7纳米和5.5纳米的波长偏移。此外，通过改变模拟结构参数可调控等离子体共振波长，该方法适用于检测其他生物样本。

    关键词： 血红蛋白检测、等离子体生物传感器、表面等离子体共振、消光截面、贵金属

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 用于检测H3N2流感蛋白-抗体及DNA-DNA分子结合的等离子体对比成像生物传感器

    摘要： 我们报道了一种等离子体对比成像生物传感器。该传感器通过测量等离子体激发下p偏振与s偏振图像的强度差异进行检测。在等离子体共振状态下，仅p偏振光被激发，而s偏振光保持不变。通过双偏振图像强度相减可消除系统共模噪声并提升传感器分辨率。在折射率测量中，该传感器分辨率达到4.36×10?? RIU。该等离子体对比成像传感器已成功应用于H3N2流感抗体检测及DNA-DNA分子结合检测，其中H3N2流感抗体的检测限为8.6nM（320 ng mL?1），较商用Biacore系统的流感抗体检测限分别提升56%和216%?；诟霉庋杓疲颐腔箍⒘思扑慊刂粕璞冈?，可适用于多种生物分子结合检测。

    关键词： 无标记、DNA、表面等离子体共振成像、等离子体生物传感器、谐振器、流感

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 基于金纳米颗粒修饰的氧化锌纳米线光纤传感器，用于改进等离子体生物传感器

    摘要： 已开发出基于三维（3D）纳米结构的光纤局部表面等离子体共振（FO-LSPR）传感器。这些传感器采用氧化锌（ZnO）纳米线和金纳米颗粒（AuNPs）制造，用于高灵敏度等离子体生物传感。该生物传感器的主要成果包括：（1）扩展的传感区域；（2）纳米线的光捕获效应；（3）基于光纤的简易光学系统。通过水热合成法在光纤横截面生长ZnO纳米线，并将AuNPs固定在纳米线上，从而构建了3D纳米结构。该传感器输出与折射率变化呈线性响应。与金纳米颗粒以单层形式固定在光纤上的二维（2D）FO-LSPR传感器相比，3D FO-LSPR传感器在大块折射率变化时展现出171%增强的局部表面等离子体共振响应。此外，利用2D和3D FO-LSPR传感器测量了作为前列腺癌诊断有效生物标志物的前列腺特异性抗原在不同浓度下的数值，其检测限（LODs）分别为2.06和0.51 pg/ml。与2D纳米结构相比，采用3D纳米结构的传感器检测限提高了404%。

    关键词： 光纤传感器、等离子体生物传感器、金纳米颗粒、局域表面等离子体共振、氧化锌纳米线、光纤-局域表面等离子体共振传感器

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年IEEE第32届国际微机电系统会议(MEMS) - 韩国首尔 (2019.1.27-2019.1.31)] 2019年IEEE第32届国际微机电系统会议(MEMS) - 用于结构色和比色生物传感的全金属等离子体超材料

    摘要： 基于金属亚波长结构上局域表面等离子体共振（LSPR）效应的比色无标记等离子体生物传感器，通过简易仪器甚至肉眼观测，展现出在临床诊断和环境监测检测等诸多应用领域的巨大潜力。本文提出一种高性能比色无标记等离子体生物传感器，其核心是由三维全金属纳米腔阵列构成。该纳米结构由顶部金圆盘阵列、铝柱及底部金反射膜组成，类似于以空气腔为绝缘层的金属-绝缘体-金属结构（该绝缘层易被其他气态或液态电介质填充），因此分析物可渗透至纳米级腔体内部并产生强烈光物质相互作用。该传感器对微小折射率变化呈现显著颜色差异，灵敏度高达683.5 nm/RIU。此外，当二硫代双(琥珀酰亚胺丙酸酯)（DSP）单分子层键合至纳米结构表面时，超材料颜色会从蓝色逆转为绿色。该超材料将为目标分析物与其对应受体间结合事件的检测与研究提供重要潜力。

    关键词： LSPR、无标记、超材料、比色法、等离子体生物传感器

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [IEEE 2019年第七届信息、通信与网络国际会议(ICICN) - 中国澳门(2019.4.24-2019.4.26)] 2019年第七届信息、通信与网络国际会议(ICICN) - 基于石墨烯带阵列的高灵敏度等离子体生物传感器

    摘要： 采用时域有限差分（FDTD）方法研究了沉积在二氧化硅基底上的石墨烯带阵列在折射率（RI）传感中的异常光学透射（EOT）现象。数值研究表明，化学势的选择及石墨烯层数会影响灵敏度增强效果。通过讨论并优化影响传感器EOT和RI灵敏度的关键参数——包括占空比及其周期的石墨烯带阵列参数，证实该结构在波谷波长检测时可实现2900纳米/折射率单位（RIU）的高平均灵敏度。所设计传感器的平均品质因数（FOM）计算值为10 RIU?1。本研究结果为高性能等离子体生物传感器的设计提供了潜在应用价值。

    关键词： 表面等离子体共振、时域有限差分法、周期性纳米带阵列、等离子体生物传感器、石墨烯

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 金属纳米穹顶阵列尺寸效应对等离子体生物传感器性能的影响

    摘要： 采用反射光谱法研究了金属纳米穹顶阵列对等离子体生物传感器性能特性的尺寸效应。通过自下而上的纳米加工工艺制备了银和金纳米穹顶阵列，可精确控制穹顶直径和金属厚度。金属纳米穹顶阵列的反射率测量显示：共振峰波长随穹顶直径变化，而共振峰宽度则随金属厚度改变。通过体相折射率（RI）传感和DNA杂交检测来表征金属纳米穹顶阵列的传感性能。当穹顶直径从100纳米增大至500纳米时，体相RI灵敏度显著提升。相比之下，较小直径的金属纳米穹顶阵列在检测用于信号放大的DNA修饰金纳米颗粒固定时，显示出更强的传感器信号，表明存在显著的等离子体耦合效应。就穹顶直径而言，金属厚度对所展示传感方案的影响较为温和。

    关键词： 等离子体生物传感器、金属纳米穹顶阵列、体折射率灵敏度、DNA杂交、反射光谱学

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 二维等离子体生物传感平台：激光刺激下的细胞活性检测

    摘要： 将生物传感器与纳米科学相结合具有诸多优势，如无需标记、实时检测、高灵敏度、体积小巧、检测限低以及可与其他系统集成等。这正是等离子体技术在药物检测、食品安全、农业、光热治疗等领域获得广泛应用的原因。本文采用软光刻技术制备了二维等离子体光栅生物传感器，克服了传统等离子体结构（如制备成本高昂、缺乏柔性和难以大规模生产）的缺陷。同时，我们利用基于光热机制的红外神经刺激来调控膜去极化，该方法具有非接触式操作和高时空分辨率的特点。最终，我们在二维等离子体结构上培养了Hep G2细胞和间充质干细胞两种不同类型细胞，并研究了其在红外神经刺激下的膜去极化现象。制备柔性等离子体晶体后，我们分析了细胞培养前后（有无近红外免疫区~1450 nm刺激）的反射光谱及相应椭圆偏振参数。通过比较HEP G2细胞和间充质干细胞的椭圆偏振测量结果，发现这两种细胞对红外刺激的反应模式相同，并使我们能够区分不同刺激频率下的膜去极化水平。实验验证了该集成系统在膜去极化检测方面的优势，为未来神经等离子体技术的应用开辟了新途径。

    关键词： 红外神经刺激、膜去极化、椭圆偏振法、软光刻技术、等离子体生物传感器

    更新于2025-09-11 14:15:04