二维材料高灵敏度折射率生物传感器的研究

发布时间：2021-08-24 08:46

　　近年来随着科学和商业的发展需求,各种高性能的生物传感器相继出现,其中光学生物传感器由于具有高灵敏度,免标记,高检测速度等优点受到人们的青睐。表面等离子体共振（surface plasma resonance,SPR）生物传感器是光学传感器中发展较迅速和较全面的一种传感器,但是SPR生物传感器用具有负介电常数的金属作为激发元件,这会使得传感器的内部损耗增大,从而影响传感器的灵敏度和品质因子。为了解决这个问题,新型的二维材料如石墨烯、二硫化钼等被运用于提高生物传感器的性能。另一方面研究者们选择了损耗几乎可以忽略不计的一维光子晶体结构,设计出布洛赫表面波（Bloch surface wave,BSW）生物传感器,以此来弥补SPR生物传感器当中存在的局限性问题。在本论文的研究当中,主要利用二维材料的特性来提高SPR生物传感器的性能,同时还利用二维材料和光子晶体的结合设计出高性能的BSW生物传感器。主要的研究成果如下:（1）设计一个棱镜耦合的SPR生物传感器,这个传感器结构利用两层已知厚度的金层夹着数层二硫化钼,以此形成波导结构,从而激发SPR现象,最后还在传感器结构的表面镀上数层石墨烯来提高传... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）基于otto模型的SPR生物传感器结构；（b）基于Kretschmann模型的SPR生物传感器结构

图 1-2 Kretschmann 模型激发布 BSW 结构图器和 BSW 生物传感器的性能比较器当中，金属被选为 SPW 的激发材料，但是材料对入射能量的吸收能力，所以 SPW 在金耗逐渐增大，这个条件限制 SPR 传感器当中当中金层的厚度被设置为 50nm，在这个条件敏度，如果金层的厚度再有所增长，那么传感方程组的边界条件推导，一般只用 TM 偏振的电场分量只沿着两介质的交界面处传播，所苛刻的条件[55-57]，但是有一部分的生物分子 TM 偏振光才能激发的 SPR 生物传感器在应不但具有快速、实时、免标记等优点；同时

二维材料高灵敏度折射率生物传感器的研究第 2 章 生物传感器的传输矩阵研究方法阵法要研究的是块状平面堆叠而成的生物传感器结构，每一层平传输矩阵来表示，而代表每一层材料的传输矩阵只需要知道可以计算出来，所以对于平面结构而言传输矩阵的计算方法便的研究方法。图 2-1 是 N 层平面材料的结构模型图：

【参考文献】：
期刊论文
[1]Ultrasensitive biosensors based on long-range surface plasmon polariton and dielectric waveguide modes[J]. Leiming Wu,Jun Guo,Hailin Xu,Xiaoyu Dai,Yuanjiang Xiang.  Photonics Research. 2016(06)



本文编号：3359671