[發(fā)明專利]表面等離激元的開(kāi)口方環(huán)諧振腔的葡萄糖溶液測(cè)量裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011469259.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112414970A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱君;李娜;蘇暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/41
• 分類號(hào): G01N21/41;G01N21/59
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 覃永峰

本發(fā)明公開(kāi)了一種表面等離激元的開(kāi)口方環(huán)諧振腔的葡萄糖溶液測(cè)量裝置，其特征在于，包括自下而上依次疊接的二氧化硅基底層和銀納米層，所述銀納米層的中部設(shè)有有互相垂直且相通的兩個(gè)直波導(dǎo)構(gòu)成的呈T形狀的T型波導(dǎo)，T型波導(dǎo)的一個(gè)直波導(dǎo)的內(nèi)邊上設(shè)有向內(nèi)朝向的呈方形的凸起枝節(jié)，凸起枝節(jié)的旁邊設(shè)有呈不閉合正方形狀的腔體即腔體帶開(kāi)口，開(kāi)口正對(duì)凸起枝節(jié)，腔體與T型波導(dǎo)不相通，凸起枝節(jié)與T型波導(dǎo)相通，腔體與T型波導(dǎo)和凸起枝節(jié)中填充有待測(cè)液體即不同濃度的葡萄糖溶液這種測(cè)量裝置能夠確定亞波長(zhǎng)約束的同時(shí)改進(jìn)當(dāng)前SPPs波導(dǎo)器件生物傳感靈敏度較低的缺陷，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納傳感領(lǐng)域，具體是一種表面等離激元的開(kāi)口方環(huán)諧振腔的葡萄糖溶液測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

表面等離激元是在金屬與電介質(zhì)分界面上，通過(guò)光與金屬表面的自由電子相互耦合激發(fā)并產(chǎn)生的一種電磁倏逝波，可以突破光的衍射極限，表面等離激元在亞波長(zhǎng)尺寸下的傳感領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在2003年，Chao Chung Yen團(tuán)隊(duì)提出基于尖銳不對(duì)稱共振聚合物微環(huán)的生物傳感器，并將該傳感器用于葡萄糖濃度檢測(cè)，通過(guò)納米壓印技術(shù)制備了聚苯乙烯微環(huán)諧振器，并在不同濃度的葡萄糖溶液中測(cè)量了光譜，得出共振波長(zhǎng)的變化和歸一化透射強(qiáng)度的變化與葡萄糖溶液的濃度成線性關(guān)系。

《Optics Communications》在2017年465卷第125614頁(yè)上登載了

“A nanosensor with ultra-high FOM based on tunable malleable multipleFano resonances in a waveguide coupled isosceles triangular resonator ”一文，Wang Shuo 團(tuán)隊(duì)提出由金屬-絕緣體-金屬（MIM）波導(dǎo)中間的金屬擋板與等腰三角形腔耦合的等離子體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了三重Fano共振，該傳感器靈敏度高達(dá)120nm/RIU。近數(shù)十年一系列的液體傳感器相繼被提出，但他們制備成本高、較差的易用性和較低的靈敏度等技術(shù)瓶頸，依然限制了生物傳感器的發(fā)展與應(yīng)用。

目前大部分應(yīng)用在液體測(cè)量的傳感器，尤其在葡萄糖溶液濃度測(cè)量的生物傳感器主要集中在倏逝耦合與提高靈敏度方面的研究，對(duì)于高靈敏度的多重Fano共振生物傳感技術(shù)的研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種表面等離激元的開(kāi)口方環(huán)諧振腔的葡萄糖溶液測(cè)量裝置。這種測(cè)量裝置能夠確定亞波長(zhǎng)約束的同時(shí)改進(jìn)當(dāng)前SPPs波導(dǎo)器件生物傳感靈敏度較低的缺陷，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制備。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種表面等離激元的開(kāi)口方環(huán)諧振腔的葡萄糖溶液測(cè)量裝置，包括自下而上依次疊接的二氧化硅基底層和銀納米層，所述銀納米層的中部設(shè)有有互相垂直且相通的兩個(gè)直波導(dǎo)構(gòu)成的呈T形狀的T型波導(dǎo)，T型波導(dǎo)的一個(gè)直波導(dǎo)的內(nèi)邊上設(shè)有向內(nèi)朝向的呈方形的凸起枝節(jié)，凸起枝節(jié)的旁邊設(shè)有呈不閉合正方形狀的腔體即腔體帶開(kāi)口，開(kāi)口正對(duì)凸起枝節(jié)，腔體與T型波導(dǎo)不相通，凸起枝節(jié)與T型波導(dǎo)相通，腔體與T型波導(dǎo)和凸起枝節(jié)中填充有待測(cè)液體即不同濃度的葡萄糖溶液，葡萄糖溶液具有較好感測(cè)特性，是較好的溶液測(cè)量感應(yīng)材料。

所述T型波導(dǎo)的高度與銀納米層的厚度一致。

所述腔體高度與銀納米層的厚度一致。

上述銀納米層與銀納米層中間夾著的葡萄糖溶液構(gòu)成金屬-絕緣體-金屬的的表面等離激元Fano共振結(jié)構(gòu)。

所述測(cè)量裝置采用增加T型波導(dǎo)管與開(kāi)口方環(huán)諧振腔的耦合強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)透射光譜出現(xiàn)尖銳且不對(duì)稱的Fano共振譜線，F(xiàn)ano共振譜線對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)和周圍環(huán)境的異常靈敏，實(shí)現(xiàn)傳感的超分辨率。

上述測(cè)量裝置中的二氧化硅基底層通過(guò)溶膠-凝膠工藝制作，能確保二氧化硅基底層具有良好的緩沖特性，從而保證產(chǎn)生的SPPs具有較小的損耗。