金属纳米线光栅SPR生物传感器特性研究

发布时间：2022-01-24 07:45

　　表面等离子体共振技术由于其自身的特性成为了纳米光学器件的主要研究手段,利用表面等离子体共振技术进行生化分析与检测,具有快速、实时、原位检测,高灵敏度等优势。金纳米线光栅相较于其他形态的纳米材料有纵横比优良、柔性高以及制备方法简单、易于修饰、表面等离子共振波长可调的特点被广泛应用于生化分析传感领域。目前,对金属纳米线光栅SPR传感器的优化研究主要致力于降低成本、简化操作、实现通用性、拓宽传感器应用范围等方面。本文基于时域有限差分算法研究不同结构参数的金纳米线光栅对SPR生物传感器传感特性的影响,最终优化出一种结构简单、灵敏度高的生化检测传感器。再针对现存在的低浓度溶液定量定性检测技术方面的流程复杂、分辨率低等问题,进一步优化传感器的结构,提出一种可应用于低浓度检测的多单元生化检测传感平台,实现对低浓度蛋白质溶液二级结构的快速、实时、高分辨率检测。使用FDTD Solutions软件对提出的传感器的线性检测范围、灵敏度等特性展开仿真研究。本文首先简单介绍了研究背景,和简述了SPR共振原理,介绍了金属纳米线光栅结构和表面等离子体共振传感技术结合的检测机理,讨论了金属的光学特性,并对时域有限差... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 表面等离子体共振简介
    1.3 SPR传感器简介
    1.4 光栅型SPR传感器研究现状
    1.5 DNA分子检测方法及研究现状
    1.6 蛋白质二级结构检测方法和研究现状
    1.7 论文工作内容
第2章 SPR基本理论及数值分析方法
    2.1 引言
    2.2 表面等离子体基础理论
        2.2.1 倏逝波理论与衰减全反射
        2.2.2 金属的光学性质
    2.3 表面等离子体及其光学激发
        2.3.1 SPR基本特性
        2.3.2 SPR光学激发方式
        2.3.3 表面等离子体共振传感器主要性能参数
    2.4 时域有限差分法
        2.4.1 Yee 氏网格
        2.4.2 数值稳定性条件
        2.4.3 吸收边界条件
    2.5 本章小结
第3章 金属纳米线光栅阵列结构传感特性研究与应用
    3.1 引言
    3.2 表征传感器特性的反射光谱参数
    3.3 传感器结构设计与优化
        3.3.1 “基底峰”的消除
        3.3.2 光栅结构参数优化
    3.4 DNA杂交模拟检测仿真结果与分析
        3.4.1 FDTD模拟数值分析
        3.4.2 DNA杂交判定标准
    3.5 传感器特性参数分析
    3.6 本章小结
第4章 多单元金属纳米线光栅阵列结构应用
    4.1 引言
    4.2 传感器结构设计理论模型
    4.3 传感器结构优化
        4.3.1 传感器纳米线光栅结构参数优化
        4.3.2 传感器独立检测单元尺寸优化
    4.4 α-Syn 蛋白纤维化过程检测与结果分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]飞秒激光制备亚波长周期光栅及其光学特性[J]. 刘嵩,刘世炳,董祥明,宋海英.  北京工业大学学报. 2016(01)
[2]光纤表面等离子体共振传感器理论仿真研究[J]. 牟海维,段玉波,张坤,刘超.  光学仪器. 2011(06)

博士论文
[1]表面等离子体共振（SPR）传感技术及在介质复折射率测量中的应用[D]. 张颖颖.南京理工大学 2009

硕士论文
[1]基于干涉曝光技术的LSPR生化传感芯片的研究[D]. 程俊超.天津工业大学 2017



本文编号：3606169