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基于热纳米压印光刻技术的等离子体纳米光栅用于极性溶剂的折射率传感
摘要： 本工作展示了一种利用金纳米光栅设计柔性等离激元传感器的简便方法。我们提出通过表面等离子体共振（SPR）耦合折射率（RI）传感器来检测极性溶剂的多种已知折射率。采用热纳米压印光刻技术（T-NIL），通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）印章将处理过的数字多功能光盘（DVD）的纳米光栅转移至涂覆热塑性聚合物的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底上。随后在聚合物纳米光栅表面沉积60纳米厚的金薄膜，获得金纳米光栅样品。在空气和液体介质中，以白光正入射测量的反射光谱中，金包覆聚合物纳米光栅激发的表面等离子体共振（SPR）模式表现为吸收谷。我们使用折射率校准极性溶剂[甲醇（1.331）、水（1.333）、丙酮（1.359）、乙醇（1.361）和异丙醇（1.382）]测定金纳米光栅阵列的折射率灵敏度，得到体相折射率灵敏度为535±47 nm/RIU。实时动力学响应表明该传感器具有良好的时间稳定性，且传感芯片可多次测量重复使用。因此，我们认为所提出的传感器有望成为开发高灵敏度等离激元器件的潜在候选方案。
关键词： 纳米光栅、表面等离子体共振（SPR）、热纳米压印光刻（T-NIL）、等离子体传感器、极性溶剂
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于传感的聚合物光学纤维
摘要： 基于光纤的传感技术被广泛应用于众多关键领域。例如，光纤传感器被用于医疗诊断、环境监测、物理参数检测、工业应用、食品安全和安防等领域。事实上，光纤传感器因其诸多优势而被采用，比如在需要快速、便携、低成本、小型化和/或坚固耐用的传感器系统时。通常，用于传感应用的光纤可以是玻璃光纤、特种光纤或聚合物光纤。聚合物光纤（POFs）因其优异的柔韧性、易于操作、大直径、回弹性以及塑料比玻璃能承受更小弯曲半径的特性而具有特别优势。这些本征型和外置型的聚合物光纤传感器，结合不同类型的受体，可通过接口软件直接连接到在线平台，实现传感器数据的存储、分析和显示，从而为多种应用开发低成本的生化传感器。本工作描述了两种可用于生化应用的等离子体聚合物光纤传感器，一种为本征型，另一种为外置型。
关键词： 光学传感器、本征与非本征光纤传感器、聚合物光纤、等离子体传感器、生物传感器
更新于2025-09-23 15:19:57
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混合金属-石墨烯超材料中的法诺共振及其在中红外等离激元传感器中的应用
摘要： 近年来，纳米结构中的法诺共振因其潜在的传感、开关和非线性光学应用而受到广泛关注。本文研究了一种混合金属-石墨烯超材料中的中红外法诺共振。该混合超材料由金属网格包围石墨烯纳米盘构成。这种法诺共振源于石墨烯与金属等离子体共振的耦合，其锐度高于纯石墨烯纳米结构中的等离子体共振。通过增加石墨烯层数可增强共振强度。所提出的超材料可作为高性能中红外等离子体传感器使用，具有约7.93微米/折射率单位（RIU）的空前灵敏度和约158.7的品质因数（FOM）。
关键词： 法诺共振、石墨烯、等离子体传感器
更新于2025-09-19 17:13:59
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超灵敏且可调谐的双频段完美吸收体作为等离子体传感器
摘要： 本文展示了一种用于近红外光谱区域传感应用的双频段可调谐吸收器，该吸收器与纳米级金属-介质-金属（MDM）结构耦合。该结构在吸收率和反射率光谱中呈现偶极共振模式，从而在宽入射角范围内对TE偏振光产生吸收增强效应。通过数值与解析研究，我们改变入射偏振、几何参数、填充介质及等离子体超表面材料，探究了包括灵敏度（SS）、品质因数（FoM）和品质因子（Q）在内的结构性能参数。此外，我们研究了灵敏度随等离子体超表面形状的变化关系，证明其响应性能优于其他方法。结果表明：就折射率单位（RIU）而言，可设计出具有超高灵敏度的可调谐传感器，在折射率变化Δn=0.0458时达到最大灵敏度1240.8 nm/RIU。在所提出的双频段吸收器最优设计中，获得Q因子123.45和FoM值44.5。该结构还可用于调控光传播，当采用银作为等离子体超表面时，实现了高达680的慢光因子。本研究成果将应用于未来具备超高灵敏度的传感器领域。
关键词： 吸收体、纳米结构、等离子体传感器、减速因子、超表面
更新于2025-09-19 17:13:59
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改进型Kretschmann-Raether构型中设计参数对多层纳米等离子体结构的影响
摘要： 表面等离子体共振（SPR）技术近年来在生物化学传感、国防应用等领域备受关注。在薄膜层上引入具有类金属光学特性的石墨烯片对产生SPR具有重要作用。针对可见光波段不同波长范围的等离子体传感器应用，本文研究了耦合波导SPR（CWSPR）和长程SPR（LRSPR）等不同纳米等离子体结构，并采用改进的Kretschmann-Raether构型。通过MATLAB环境中的特征传输矩阵（CTM）方法，获得了基于LRSPR的纳米等离子体结构的理论结果。本文报道了不同组分下获得的最小反射率。由于额外石墨烯薄层的引入，在保持入射角不变的情况下，反射率百分比显著提高，从而降低了层间透射率。通过改变各层厚度、折射率以及激光源波长，可以优化结构以获得最佳性能。
关键词： 等离子体学、表面等离子体共振、长程表面等离子体共振、等离子体传感器、灵敏度、连续波表面等离子体共振、Kretschmann-Raether构型、品质因数
更新于2025-09-19 17:13:59
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一种具有环境无关读出功能的DNA折纸等离子体传感器
摘要： DNA折纸技术因其可重复性、灵活性、可扩展性和生物相容性而成为一项极具前景的技术。在众多潜在应用中，DNA折纸被提议作为药物递送工具和造影剂使用——当其与特定靶标相互作用引发构象变化时，可分别用于释放药物或产生物理信号。然而，无论是在识别过程还是信号读取过程中，其构象都应能抵抗介质特性（如压力、粘度及除目标识别外的任何非特异性相互作用）的影响。本研究报道了一种四方形DNA折纸/金纳米粒子杂化结构的读取稳健性：该结构在与特定DNA靶标相互作用时会发生构型改变，并通过等离子体特性的变化进行传导。我们分别检测了该结构在水溶液、固体载体和粘性凝胶三种不同介质中的响应情况，结果表明：一旦产生构象变化，其后续与环境发生的物理相互作用均不会影响该构象状态。
关键词： 分子检测、DNA折纸术、金纳米粒子、等离子体传感器
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于表面增强拉曼散射的分子印迹等离子体传感器用于高灵敏度多环芳烃检测
摘要： 一种基于分子印迹聚合物（MIP）薄膜与金纳米粒子（NPs）组装体协同组合的新型等离子体杂化平台（记为Au@MIP）被开发用于多环芳烃（PAHs）的表面增强拉曼散射（SERS）光谱识别。该平台通过MIP将PAH捕获至金表面附近，同时利用等离子体NPs增强分子拉曼信号。Au@MIP的制备包含两个步骤：首先在玻璃基底上逐层沉积金纳米粒子，再包覆均匀的MIP薄膜。轮廓仪分析表明，通过调节预聚合时间或旋涂速率等参数可精细调控MIP薄膜的厚度与均匀性。研究分别以芘和荧蒽两种PAH分子为模板，制备了基于芘或荧蒽的Au@MIP基底。相较于非印迹等离子体传感器（Au@NIPs），使用芘或荧蒽作为模板分子制备的Au@MIP薄膜实现了nM级超灵敏检测，灵敏度提升达100倍。通过SERS数据分析可估算模板分子与MIP的结合常数。针对三种不同尺寸的PAHs，系统评估了芘基和荧蒽基Au@MIP的选择性，结果表明模板分子对体系选择性具有重要影响。最后通过在溪水和海水两种实际样品中检测芘，验证了芘基Au@MIP的实际应用可行性。此类等离子体平台的设计与优化为环境监测、食品安全及生物医学等广泛领域中其他重要（生物）分子的检测开辟了新途径。
关键词： 分子印迹聚合物、等离子体传感器、多环芳烃、表面增强拉曼散射、杂化纳米结构、环境分析
更新于2025-09-19 17:13:59
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金核银壳纳米棒支持等离子体法诺共振
摘要： 在本研究中，我们通过实验与理论方法探究了由金核银壳（Au@Ag纳米棒）构成的核壳纳米棒所展现的等离激元法诺共振（FRs）。这些Au@Ag纳米棒的胶体合成可制备出具有丰富等离激元特性的纳米结构，其中两种不同的法诺共振现象尤为引人关注。位于高能区（3.7电子伏特）的法诺共振源于纳米颗粒的等离激元模式与金元素带间跃迁的相互作用；而低能区（2.92-2.75电子伏特）的可调谐法诺共振则归因于银壳层主导的横向局域表面等离激元共振模式与Au@Ag纳米结构横向等离激元模式的相互作用。这类具有独特对称形貌及法诺共振特性的Au@Ag纳米棒，有望成为等离激元传感器和超材料组件的理想候选材料。
关键词： 金核银壳纳米棒、超材料、核壳纳米棒、等离子体法诺共振、等离子体传感器
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有双等离子体双正方形谐振器的光学折射率传感器，用于同时检测人类血型
摘要： 在本研究中，我们设计了一种紧凑型折射率（RI）传感器，该传感器包含两个具有等离子体金属/绝缘体/金属（MIM）结构的同心双正方形谐振腔，用于实现人类血型的检测。通过有限时域差分法进行传感测试。由于正方形谐振腔等效模式间的动量匹配，产生了强耦合效应。结果表明：该器件中的共振模式具有高收缩比，且增大谐振腔内材料折射率会导致吸收峰波长显著红移。采用双重同心谐振腔有效增强了光-分析物相互作用强度，从而提升了传感性能，适用于传感应用领域。所提出的纳米传感器获得了1380 nm/RIU的灵敏度、7.24×10?? RIU的分辨精度以及104 RIU?1的品质因数。我们详细研究了几何参数对输出光谱的影响。此外，这种基于MIM结构的传感器在高度集成的光路监测与滤波任务中可能具有重要应用价值。
关键词： 灵敏度、等离子体传感器、传感装置、分辨率
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于超灵敏等离子体传感器的界面毛细力驱动单层胶体晶体自组装
摘要： 基于单层胶体晶体（MCCs）的胶体光刻技术被认为是制备大面积图案化功能纳米结构与器件的杰出候选方案。尽管学界已投入大量努力实现各类创新应用，但作为图案化纳米结构可控性与可重复性关键因素的MCCs质量却常被忽视。本研究设计了一种界面毛细力驱动自组装策略（ICFDS），通过利用基底表面界面水膜的毛细效应并调控聚苯乙烯颗粒的zeta电位，实现了高质量、高度有序的六方单层MCCs阵列构筑。与传统自组装方法相比，该策略能在基底表面实现再自组装过程，且胶体团聚体、空位及晶界缺陷极少。进一步结合反应离子刻蚀、金属辅助化学刻蚀等技术，成功制备出多种典型的大规模纳米结构阵列。特别值得注意的是，得益于所制备的高质量二维六方胶体晶体，表面等离子体共振（SPR）传感器实现了3497 nm RIU?1的卓越折射率灵敏度值，可检测浓度低至10?8 m的超低浓度牛血清白蛋白。本研究为更多潜在应用领域制备高质量MCCs开辟了新途径。
关键词： 胶体光刻、等离子体传感器、单层胶体自组装、纳米结构阵列、界面毛细力
更新于2025-09-16 10:30:52