[發(fā)明專利]一種基于非對(duì)稱納米粒子二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010014668.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN111122517A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常穎;孫世能;韓曉微
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/552
• 分類號(hào): G01N21/552;G01N21/41
• 代理公司: 沈陽技聯(lián)專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

一種基于非對(duì)稱納米粒子二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器，涉及一種二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器，基于非對(duì)稱納米粒子二聚體結(jié)構(gòu)中的表面等離激元特性，激發(fā)了具有法諾線型的共振吸收光譜。該共振源于連續(xù)的表面模式和分立的局域模式。其反射光譜峰值對(duì)外部環(huán)境異常敏感，同時(shí)峰值半高寬狹窄便于在工程探測(cè)中便于觀察其，靈敏度可以達(dá)到667nm/RIU。該方法適用于各種待評(píng)的水環(huán)境情況，同時(shí)該方法結(jié)構(gòu)合理并且概念清楚，靈活簡便，可以進(jìn)行推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器，特別是涉及一種基于非對(duì)稱納米粒子二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器。

背景技術(shù)

隨著微納結(jié)構(gòu)加工技術(shù)的發(fā)展,金屬微納結(jié)構(gòu)特有的表面等離激元特性表現(xiàn)出極大的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)入射光的波長與金屬納米結(jié)構(gòu)相匹配時(shí),就會(huì)發(fā)生表面等離激元共振現(xiàn)象。基于表面等離子體共振的金屬納米結(jié)構(gòu)傳感器具有測(cè)量精度高、易集成的特點(diǎn)，類似光子器件已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于光開關(guān)、濾波器、生化傳感等領(lǐng)域，與法諾共振相關(guān)的結(jié)構(gòu)可調(diào)性、傳感特性等也表現(xiàn)出很大的應(yīng)用潛力。法諾共振能夠降低能量損耗,得到較高的電場(chǎng),然而由于表面等離激元共振在可見光波段具有較大的輻射損耗,導(dǎo)致等離子體共振傳感器諧振峰較寬,極大地限制了傳感器的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于非對(duì)稱納米粒子二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器，本發(fā)明基于一種獨(dú)特的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了表面等離激元和局域表面等離激元兩種共振模式，并且利用兩種模式的耦合效應(yīng)激發(fā)了法諾共振吸收光譜線型，法諾共振效應(yīng)是一種弱耦合作用,其對(duì)周圍介質(zhì)的變化異常敏感,利用表面等離激元耦合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)法諾共振效應(yīng)設(shè)計(jì)了本發(fā)明高靈敏傳感器。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于非對(duì)稱納米粒子二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器，所述非對(duì)稱納米粒子二聚體結(jié)構(gòu)傳感器，包括銀納米粒子二聚體以及銀薄膜，每個(gè)周期單元由豎直放置的兩個(gè)非對(duì)稱納米粒子組成；該微納結(jié)構(gòu)置于不同水環(huán)境中反射光譜出現(xiàn)消光現(xiàn)象。

所述的一種基于非對(duì)稱納米粒子二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器，所述微納結(jié)構(gòu)中所組成部分均采用金屬銀。

所述的一種基于非對(duì)稱納米粒子二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器，所述傳感器晶格周期630 nm，銀薄膜厚度40 nm，上層納米粒子和下層納米粒子半徑分別為150 nm和90 nm 。

本發(fā)明的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的納米粒子二聚體微納結(jié)構(gòu)傳感器具有如下特點(diǎn)：

1、通過兩個(gè)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的納米粒子二聚體可激發(fā)局域等離激元，包括電偶極和電四極模式，即分立模式；

2、通過銀薄膜結(jié)構(gòu)激發(fā)表面等離激元，即連續(xù)模式；

3、通過分立模式和連續(xù)模式的吸收光譜相干疊加形成了反對(duì)稱線型的法諾共振吸收；

4、本發(fā)明的吸收峰值點(diǎn)發(fā)生在可見光波段；

5、本發(fā)明的反射谷值具有窄帶特性，在進(jìn)行水環(huán)境折射率檢測(cè)時(shí)具有很好的探測(cè)性；

6、本發(fā)明納米傳感精度可達(dá)到667nm/RIU，可探測(cè)外部水環(huán)境的細(xì)微變化。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明提出的非對(duì)稱納米粒子二聚體傳感器示意圖；

圖2 是實(shí)施例的反射光譜隨折射率變化的仿真結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，以下對(duì)在附圖中提供的本申請(qǐng)的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本申請(qǐng)的范圍，而是僅僅表示本申請(qǐng)的選定實(shí)施例。凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。