基于表面等离子体共振光纤持气率传感器探头敏感膜理论仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件,仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性。分别考查金膜和银膜的敏感膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,金膜有更高的灵敏度,银膜则有较高的信噪比和检测精度。     

多层聚合物膜系高灵敏度表面等离子体共振传感理论研究

基于光学Kretschmann棱镜结构,建立了表面等离子体共振(SPR)传感器模型并进行了模拟计算,得到了基于聚乙烯和聚丙烯酸的多层膜系的SPR传感器共振光谱中共振波长随共振角度的演化.模拟分析表明,聚合物的厚度增加导致共振峰的红移,最佳厚度为100nm左右;聚合物薄膜可实现SPR共振峰的可控的红移和传感检测,聚乙烯相对于聚丙烯酸有较高分辨率;金纳米颗粒具有增强表面等离子体共振信号的作用,共振波长因其填充因子的增大而发生红移现象,半峰宽明显变宽,填充因子最佳值为0.2.     

光纤表面等离子体共振传感器敏感膜的仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,分别考查敏感膜为Au膜、Ag膜、Al膜和Cu膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,Au膜和Ag膜有较高的灵敏度,Al膜和Cu膜厚度分别在10 nm和30 nm有较明显的共振现象。     

角度调制型SPR传感器复合金属膜结构的设计

采用MATLAB数值模拟,分析Au,Ag两种材料对于角度调制型表面等离子共振(SPR)传感器性能的影响;同时,根据Au和Ag的各自特性,提出一种Ag/Au复合膜结构的设计,并对该复合膜结构的SPR传感器性能进行数值分析.研究结果表明:角度调制型SPR传感器的最低反射率受金属膜厚度的影响较大,在Au,Ag膜厚度分别为52,38nm时,其共振强度最强,最小反射率值达到最小值;选择Ag/Au复合膜总厚度为50nm(其中Ag膜厚度为20nm),可以大大改善传感器的性能,且由于Au膜处于复合膜的外层,可以保持传感器较好的稳定性.     

提高角度法SPR检测系统分辨率的方法

提高表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)检测系统的分辨率有利于扩大其应用。该文围绕角度检测方法,从理论上阐明了检测系统的分辨率不仅随着灵敏度的增强而改善,而且随着半峰宽的变窄而提高。同时,深入分析了使用金、银以及金银膜的分辨率,明确金银膜的分辨率比金膜高,提出采用金银膜的芯片来提高系统的分辨率。以不同质量分数的NaCl溶液为介质,分别测量使用金膜和金银膜时的分辨率。实验结果表明,金膜和金银膜各自对应的分辨率为5.2×10-6 RIU(refractive index unit)和3.9×10-6 RIU,后者较前者提高1.4倍,与理论分析结果 1.6倍接近。     

国内期刊亮点

正制备与检测基于分子印迹物薄膜的血红蛋白表面等离子共振传感器北京理工大学王洋等以3-氨基苯硼酸为单体,通过化学沉积的方法在L-半胱氨酸修饰过的金膜表面合成了针对血红蛋白(hemoglobin,Hb)的分子印迹聚合物膜(molecularly imprinted polymer film,MIF),并作为表面等离子共振传感器(SPR)的识别单元。优化模板Hb同单体的比例,并对该条件下制备的MIF表面形貌及厚度进行表征。     

光纤表面等离子体共振传感器Al膜氧化的仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性。考查了敏感膜为Al膜及被氧化的Al膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,Al膜的被氧化程度对反射光谱的影响较大,对光纤表面等离子体共振传感器的灵敏度影响也较大。     

静电场对表面等离子体子共振DNA传感器灵敏度的影响

利用电场改变金膜表面固定化探针DNA的方位，从而影响了DNA杂交效率，进而影响了表面等离子体子共振DNA传感器的灵敏度。结果表明不同极性的电场对DNA传感器的作用不同：当金膜表面带负电荷时，探针DNA在电场的作用下直立在金膜上，空间位阻减小，提高杂交效率，从而使传感器的灵敏度提高，反之亦然。     

用于硝酸根浓度测量的反射式光纤SPR传感器

提出一种反射式光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)传感器用来测量硝酸根浓度.传感器采用反射式结构,并利用金膜来激发SPR.制备铜纳米粒子/碳纳米管(copper-nanoparticles/carbon-nanotube, Cu-NPs/CNT)膜作为硝酸根浓度测量的敏感膜.当溶液中硝酸根浓度发生变化时,吸附在CNT上的由铜催化产生的氨气的浓度也会随之改变,导致CNT折射率发生改变,从而使SPR谐振波谷发生移动,进而实现硝酸根浓度测量.实验结果显示该传感器在低浓度区间内的平均灵敏度达到了14.14nm/lg［c/(mol·L^-1)］.这种传感器易于封装,可以应用于远距离测量,将在生物化学参量测量方面有着潜在应用.     

双面金属波导参数对ATR吸收峰的影响分析

该文对双面金属波导的衰减全反射吸收峰特性进行了实验研究,探讨了双面金属波导中各层介质对ATR吸收峰的影响,对双面金属波导的上层银膜、聚合物介质、调制电压等参数进行了实验研究.实验结论表明,上层银膜的厚度直接影响到ATR吸收峰的深度,聚合物导波层的厚度影响到共振模的模数,ATR吸收峰光反射率相对于聚合物折射率的变化灵敏度高达7 142.8,电压测量灵敏度系数为0.13%/V.     

Optimization of Surface Plasmon Resonance Sensor Based on Multilayer Film Structure

A prism-excited multilayer film Surface Plasmon Resonance(SPR) sensing structure of graphene-silver-graphenemeasured mediums is proposed to solve the unstablility and oxidization problem of metallic silver films for SPR sensors. By adding a graphene layer, the poor stability and the oxidization problem of silver film are solved. The electromagnetic field and reflection mechanism of the multilayer film structure are theoretically analyzed. The characteristics of the different metal materials for SPR, the distinct silver film thickness, and different graphene layers are studied through experiments to optimize the sensor design. Compared with the gold film sensor, the sensitivity of the multilayer film sensor with graphene layer is improved. The designed SPR sensor is used to detect a sucrose solution with a concentration of 0%-64%, and its refractive index is 1.33 to 1.45, linear correlation coefficient is 0.998 4. Good resonance effect and sensing characteristics are thus obtained.     

修正偶应力理论层合薄板自由振动模型及尺度效应

通过引入各向异性的细观尺度复合材料层合板的本构方程,将各向同性修正偶应力理论推广到各向异性,基于虚功原理首次建立了复合材料层合板新修正偶应力理论的自由振动模型.该理论包含不同的两个材料细观参数,偶应力曲率应变不对称.但是,用于各向同性材料与原修正偶应力理论等价,为了便于工程应用,建立了只含一个细观材料参数的偶应力层合薄板理论弯曲和振动的简化模型.算例表明建立的偶应力层合薄板模型能用于分析层合板的自由振动尺度效应.     

苯胺电聚合过程动力学的现场电化学SPR研究

将电化学与表面等离子体激元共振(SPR)光谱技术结合起来,首次应用于研究金电极上聚苯胺(PAn)的动力学增长过程。在PAn膜的形成过程中,发现SPR的动力学曲线随电位的变化而发生连续的振荡。这种电位调制的SPR动力学曲线的振荡归因于电极表面电子密度的变化。SPR动力学曲线的变化趋势表明,PAn膜的增长过程经历了3个不同的动力学阶段。在膜增长的第1阶段,膜增长速度与苯胺浓度的一次方和膜厚的平方根成正比。在膜增长的第2阶段,由于三维增长、膜降解等因素,增长速度明显减小。在第3阶段,膜的降解处于主要地位,PAn膜呈现负增长。不同电聚合方式具有不同的增长速度,并且产生了不同的膜结构和性质。     

Detection of TNT by a molecularly imprinted polymer film-based surface plasmon resonance sensor

A surface plasmon resonance(SPR) sensor using a molecularly imprinted polymer(MIP) film as a recognition element for detection of 2,4,6-trinitrotoluene(TNT) was developed.The TNT-imprinted polymer film was prepared by thermo initiated polymerization on the bare Au surface of an SPR sensor chip.Template TNT molecules were quickly removed with an organic solution of acetonitrile/acetic acid(9:1,v/v),causing a shift of 0.7° in SPR angle.The limit of detection for TNT was demonstrated to be as low as 1×10-8 mol/L.In the concentration range of 1×10-8-1×10-5 mol/L,the change of SPR angle was linear with the negative logarithm of TNT concentration,Selectivity studies showed that the SPR sensor had no response to TNT analogues 2,4,5-trinitrotoluene and 1,3,5-trinitrohexahydro-1,3,5-triazine at a concentration of 1×10-4 mol/L.The results suggest that the SPR sensor combined with a MIP film has the advantages of high sensitivity and selectivity,and long-term stability toward the analyte TNT.     

镀有敏感膜的长周期光纤光栅NO气体传感特性

为提高长周期光纤光栅(LPFG)化学传感器检测折射率小于1.4介质时的灵敏度,实现对一氧化氮(NO)气体的高灵敏度检测,采用在常规长周期光纤光栅包层外镀上折射率大于包层折射率的SiO2-WO3薄膜的方法,运用四层阶跃折射率耦合模理论,分析长周期光纤光栅谐振波长的光谱特性.当膜厚为最佳值时,谐振波长变化率最大,灵敏度最高.在室温下,用镀有不同膜厚的传感器检测体积分数为2%的NO气体.结果表明,只有镀3层膜的传感器谐振波长红移4.77 nm,灵敏度达3%,元件响应时间10 s,恢复时间20 s,其他膜厚的传感器谐振波长没有变化.     

Multilayers Assembly of DNA Probe for Biosensor

IntroductionThere are many kinds of biosensors for detectingthe interactions of protein-protein,protein-DNAand enzyme-substrates.Surface plasmon resonance(SPR) biosensor is one of the importantdetectingtechniques.The analytical system is based on asensor chip that uses SPR to monitor theinteraction of biomolecules on a sensor chip.SPRis an optical phenomenon,which is sensitive tochanges in the optical properties of the mediumclose to a metal surface[1 ] .This optical techniquemeasures the…     

中空银纳米球的制备及其性能研究

新型的金属纳米粒子因为独特的由表面等离子体共振诱导(SPR)的光学性质和很多的潜在应用而受到社会广泛的关注。在具有SPR效应的贵金属纳米粒子中,中空纳米结构有一个很高的散射系数,其共振频率通过改变中空核的尺寸和壳的厚度可以很容易地被控制。本论文中拟采用电化学方法结合电偶置换法在高定向热解石墨(HOPG)及金膜表面制备不同尺寸具有中空结构的银纳米阵列,研究了中空银纳米阵列的局域表面等离子效应(L-SPR),为其在SPR定性和定量研究中的应用提供理论指导。     

纳米金放大SPR技术检测前列腺癌肿瘤标志物free PSA

表面等离子体激元共振(surface plasmon resonance,SPR)是一种基于芯片表面折射率变化的光学检测技术,具有快速、灵敏、免标记等优点,可实时在线地跟踪固液界面反应,在蛋白及核酸等生物分子检测方面具有广阔的应用前景。但是,传统的SPR检测方法难以检测低分子量、超低浓度的生物分子。纳米金具有密度大、介电常数大、良好的生物相容性等特点,因此,基于纳米金放大的SPR技术既可以保持生物分子的生物活性,又可以有效突破传统SPR中检测限的限制。游离前列腺特异性抗原(free prostate-specific antigenf,-PSA)是一种常用于前列腺癌早期诊断的标志物,但由于其在血清中的浓度非常低,给前列腺癌的早期诊断造成困难。本论文利用基于纳米金放大的SPR技术,设计竞争型免疫模式实现了f-PSA的超灵敏检测。     

基于硼酸盐聚合物绑定的SPR葡萄糖测量方法

微创血糖检测技术通过测量人体组织液中葡萄糖浓度来预测人体血液中葡萄糖浓度,从而指导胰岛素的注入来控制和治疗糖尿病．由于透皮抽取得到的组织液体积微小且成分复杂,要求高测量精度和排除其他物质的干扰,提出一种基于硼酸盐聚合物绑定的表面等离子共振（surfaceplasmonresonance,SPR）葡萄糖浓度测量方法．表面等离子共振测量具有很高的测量精度,硼酸盐聚合物PAA．ran—PAAPBA对葡萄糖分子具有特异性吸附作用,而且性质稳定、制作简单．通过层层自组装技术将其绑定在SPR传感器金膜表面,可实现特异性检测并提高测量灵敏度．测量结果显示葡萄糖浓度在2—10mg／dL范围内二次曲线拟合度为0．90177,25～1000mg／dL范围内拟合度为0．99509,而且队A．ran．PAAPBA和葡萄糖分子的动态解离情况良好,满足连续血糖测量的需求,