局域表面等离子体共振在可视化传感中的应用进展

贵金属纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观隧道效应、表面等离子体共振(SPR)和局域表面等离子体共振(LSPR)等物理化学性质,本文阐述了SPR和LSPR产生的机理,并总结了LSPR在可视化传感中的应用进展。     

表面等离子体共振传感理论仿真研究

以薄膜光学理论为基础对表面等离子体共振SPR（Surface Plasmon Resonance）传感器的特性进行分析,给出了SPR传感器光强反射率的数学模型．分别采用角度调制与波长调制,利用Matlab仿真分析棱镜类型、金属薄膜介电常数和厚度、入射光波长或角度等参数对SPR反射吸收峰的影响,给出了仿真结果,并结合实际分析了其传感特性．     

用于食品安全检测的便携式表面等离子体共振生物传感器

针对食品安全检测,构建了一种角度扫描型便携式表面等离子体共振生物传感器。详细介绍了光学系统、硬件电路及软件设计。并以盐酸克伦特罗(瘦肉精的一种)为检测样品,通过在传感器芯片固定生物探针,对浓度分别为2 mg/L、4 mg/L、8 mg/L、16 mg/L和32 mg/L的盐酸克伦特罗抗体进行了连续检测实验。实验结果符合生物分子免疫反应规律,证明了该装置的可行性。该装置便携、易操作,在食品安全检测领域具有广泛应用前景。     

表面等离子体共振显微术的空间分辨力

对基于相位托探测的干涉型表面等离子体显微术（SPIM）和基于强度探测的常规表面等离子体显微术（SPM）的空间分辨力进行了较系统的理论研究和比较，结果表明SPIM具有较高的空间分辨力。在给定的条件下，SPIM的最大纵向分辨力为0．212pm，是SPM的2．15倍。而在纵向分辨力都为2pm的条件下，SPIM的横向分辨力为2．17μm，是SPM的2倍。     

采用虚拟仪器技术的表面等离子体共振传感器

针对表面等离子体共振(SPR)传感器对精度和数据处理能力的要求,利用虚拟仪器技术,自行设计了一套基于角度扫描的Kretschmann结构SPR测试系统。为了提高折射率的测量分辨力,系统采用了高精度步进电机控制的旋转平台。软件中使用巴特沃思低通滤波器消除出射光干涉噪声引起的高频干扰。同时,提出了一种双棱镜自适应结构对出射光路进行实时调整,实现角度扫描过程中光探测器固定不动。实验测得空气和蒸馏水样品的折射率分别为1.00293和1.33432,结果与理论值基本吻合,且具有良好的重复性和达到10-5RIU(RefractiveIndexUnit)的分辨力。     

基于Fano共振的等离子体共振传感器

基于表面等离子体共振的金属纳米结构传感器具有测量精度高、易集成的特点,已广泛应用于生物、化学、材料、光子学和生命科学等诸多领域。然而由于表面等离子体共振在可见光波段具有较大的辐射损耗,导致等离子体共振传感器谐振峰较宽,极大地限制了传感器的性能。本文采用不对称双椭圆柱结构在等离子体共振传感器中引入不对称性,产生Fano共振以实现窄带光谱特性。通过优化结构参数,在681 nm波长处,得到了半高全宽(FWHM)仅为10.8 nm的谐振谷。该传感器在环境折射率1.0~1.1的变化范围内,折射率灵敏度可以达到299 nm/RIU,品质因数可以达到27.8。该传感器在高折射率灵敏度传感应用方面有着巨大的潜力。     

电子回旋共振等离子体用于聚四氟乙烯材料表面改性

在电子回旋共振（ECR）等离子体装置中，使用Ar气，N2气，H2气和普通空气放电，对聚四氟乙烯（PTFE）材料进行表面处理以提高其表面粘结性能，详细研究了在不同的放电气压，微波功率，处理时间，气体种类的情况下，样品表面的接触角的变化，同时也讨论了样品导电性能和外观等的变化，使用红外吸收谱对样品结构处理前后的变化进行了测量，对等离子体处理的机理进行初步的讨论，使用Langmuir探针测量了Ar气和N2气等离子体中的离子密度，用能量分析器测量了离子的能量，发现在对样品的处理中，ECR等离子体的离子密度是影响表面性能的主要因素，离子能量的作用不明显。     

局域表面等离子体共振效应气体传感器的研究进展

贵金属纳米结构的局域表面等离子体共振光学在光催化、光学传感器、表面增强光谱学、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。基于贵金属的局域表面等离子体共振效应传感器的性能主要依赖于贵金属的结构,总结了纳米贵金属粒子性质以及各种结构的制备方法和应用,并展望了未来表面等离子体共振效应传感器的发展趋势。     

表面等离子体共振生物传感器在食品安全检测中的应用与研究

表面等离子体共振（SurfacePlasmonResonance,SPR）传感技术是一项新兴的生物化学检测技术,具有无须标记、高速、高灵敏度等特点。日前在化学和生物检测研究中应用日益广泛。本文综述了SPR技术的基本原理及近年来在食品安全领域研究中取得的进展,并展望TSPR技术的发展方向及应用前景。     

表面等离子共振氢气传感研究进展

基于表面等离子共振原理的光学氢气传感已经成为氢气传感技术研究的热点.表面等离子共振传感器具有安全可靠、灵敏度高、实时性好、便于分布式多点检测等优点,在氢气泄漏检测方向具有广阔的应用前景.本综述介绍了表面等离子共振氢气传感器的三种主要结构类型:棱镜耦合结构,光栅耦合结构和光纤耦合结构的检测原理、典型结构及其研究进展;重点论述了表面等离子共振氢气传感技术中氢敏感膜系的研究现状和技术难题;分析了目前表面等离子共振氢气传感实际应用所面临的瓶颈,并对未来的研究方向进行了展望.结合实际,提出了开发基于光纤微结构和纳米材料的新型氢气传感器件,并且将传感原理延伸至局域表面等离子体共振,表面等离子体共振成像等新兴技术.     

角度扫描型SPR传感器在免疫反应检测中的数据处理研究

表面等离子体共振(SPR)传感器广泛应用于生物分子的免疫反应检测。针对自行研制的角度扫描型 SPR 传感器,根据Langumair模型开发了动力学检测和动力学数据分析软件系统,提出了一种采用多项式拟合和质心法相结合的数据处理方法,该方法可有效抑制免疫反应检测过程中噪声、环境温度和机械振动等对SPR共振角测量的干扰。检测小鼠抗原、抗体免疫反应动力学,求出其结合速率常数ka≈2.05×104 M-s-、解离速率常数kd≈0.005 s-,验证了该装置和数据处理方法的可行性。该方法能有效提高角度扫描型表面等离子体共振传感器的精度和抗干扰能力,具有良好的应用和推广价值。     

差分表面等离激元共振传感仿真研究

从薄膜光学理论出发,对不同金属膜厚度、不同实折射率和不同复介电常数的环境介质的表面等离激元共振(SPR,Surface Plasmon Resonance)信号进行了分析,给出了最佳金属膜厚度,并且,折射率与共振角呈线性关系(R=0.999 4).分析了采用差分处理时,随环境介质的复介电常数变化的光反射率曲线.结果表明,同组两个探测器信号的和随环境介电常数的虚部变化,与实部无关,其信号差则相反,因此,能够同时测量环境介质的介电常数的实部和虚部.     

温度对表面等离子体振荡传感器的作用

本文采用棱镜型角度检测的方法,对表面等离子体振荡传感器进行精密检测.首先从理论上分析了温度对棱镜型表面等离子体传感器的作用机理,并根据机理进行了实验系统的设计.基于所设计的棱镜型角度检测SPR装置,研究了温度对表面等离子体振荡(SPR)共振角度的影响.实验给出了表面等离子体共振角度随被测液体温度的升高而下降的数值结果,斜率为-7.843×10-3/℃,并证明了温差控制对光传感技术中表面等离子体振荡(SPR)技术的实用化的重要性.     

金属涂层SPR的单端面LPFG折射率传感器

提出了一种新型的单端面反射的镀有金属膜的长周期光纤光栅传感器.这种基于表面等离子体谐振的具有三层结构的传感器分为两个部分,光栅部分用连续CO2激光脉冲制作,金属膜是由真空镀膜制成.在光栅上镀上各种不同厚度的薄金属膜来激发表面等离子体波,用这种光纤光栅传感器来测量液体的折射率,并研究它的反射谐振谱的特性.在标准气压下,镀有80 nm银膜的光栅从水(ns=1.33)到酒精(ns=1.36)中光栅谐振波长改变了1.14nm,其敏感度达到折射率变化～5×10-4谐振波长改变20 pm.研究发现不同厚度的不同金属膜显示了不同的敏感度.通过比较光栅在空气,水,酒精,甘油,以及在它们的混合物溶液中的谐振波长,得到这种反射式的长周期光纤光栅传感器的敏感特性.为制作一种高性能的用来测量折射率的光纤光栅传感器提供了一个有益的参考.     

贵金属纳米颗粒的表面等离子共振研究

通过修正的Mie理论分别对单金属Ag、单金属Cu和Cu核Ag壳纳米颗粒/玻璃复合材料的吸收光谱进行了理论计算.计算结果表明,对单金属Ag纳米颗粒/玻璃复合材料,Ag的吸收峰位于425nm左右,不随颗粒尺寸变化而发生偏移;对单金属Cu纳米颗粒/玻璃复合材料,Cu的吸收峰也不随尺寸变化发生偏移但强度较弱;对Cu核Ag壳纳米...     

Multi-Wavelength-Recognizable Memristive Devices via Surface Plasmon Resonance Effect for Color Visual System

Photoelectric memristor has attracted many attentions thanks to their promising potential in optical communication chips and artificial vision systems. However, the implementation of an artificial visual system based on memristive devices remains a considerable challenge because most photoelectric memristors cannot recognize color. Herein, multi-wavelength recognizable memristive devices based on silver(Ag) nanoparticles (NPs) and porous silicon oxide (SiO_x) nanocomposites are presented. Rely on the effects of localized surface plasmon resonance (LSPR) and optical excitation of Ag NPs in SiO_x, the set voltage of the device can be gradually reduced. Moreover, the current overshoot problem is alleviated to suppress conducting filament overgrowth after visible light irradiation with different wavelengths, resulting in diverse low resistance states (LRS). Taking advantage of the characteristics of controlled switching voltage and LRS resistance distribution, color image recognition is finally realized in the present work. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and conductive atomic force microscopy (C-AFM) show that the light irradiation plays an important role on resistive switching (RS) process: the photo-assisted Ag ionization leads to a significant reduction of set voltage and overshoot current. This work provides an effective method toward the development of multi-wavelength-recognizable memristive devices for future artificial color vision system.