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1、《激光杂志》2006年第27卷第6期LASERJOURNAL(Vol.27.No.6.2006)15表面等离子共振传感技术的发展与应用1123符运良,傅军,吴英才,袁一方1.海南师范学院物理系,海口571158;2.广东海洋大学信息学院,湛江524025;3.上海理工大学光学与电子信息工程学院,上海200093提要:表面等离子体共振(SurfacePlasmonResonanceSPR)技术是一种简单、直接的传感技术,是表面等离子体在金属和电介质的交界面上形成的一电荷层,在电磁波的激励下,表面等离子体发生共振现象。根据这一原理研制的表面等离子体传感器在检测、分析生物分子间
2、的相互作用等方面得到广泛的应用。介绍表面等离子传感器的工作原理和研究进展,由于其具有体积小、测量准确度高、抗电磁干扰能力强,因此表面等离子共振传感器在生物医学、环境保护、食品及化学等领域得到广泛的应用前景。关键词:表面等离子共振;折射率;传感器;薄膜中图分类号:TN253;TP212文献标识码:A文章编号:0253-2743(2006)06-0015-03Developmentandapplicationofsurfaceplasmonresonancesensortechnique1123FUYun-liang,FUJun,WUYing-cai,YUANYi-fang1
3、.DepartmentofPhysics,HainanNormalCollege,Haikou571158,China;2.CollegeofInformation,GuangdongOceanUniversity,Zhanjiang524025,China;3.CollgeofOpticsandElectronInformationEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,ChinaAbstract:Surfaceplasmonresonancetechnigueisas
4、impleanddirectsensingtechnique.Surfaceplasmonisalayerofchargewhichisformedintheinterfaceofmetalanddielectric.Underexcitationofelectromagnetic,whichleadtothephenomenaofplasmonresonanceappears,andSPRsensorsbasedonthisprinciplehavebecomemostusefultoolsindetectionandanalysisreactionbetweenmol
5、ecules.Principleofsensorsandtheirdevelopmentareintroduced,astheadvantagesofsmall,highsensitivityandimmunitytoelectromagneticinterferenceandpossibleusefulinchemicalandbiologicalmeasurement.Keywords:surfaceplasmonresonance(SPR);refractiveindex;sensors;films表面等离子共振(SPR)是指在光波的作用下,在金属和1基本原理电介质
6、的交界面上形成的改变光波传输的谐振波。当光以当金属受到光电磁场的作用时,金属中的电子密度分布大于全反射角入射到交界面上时,有一部分光被反射,另一不再均匀,如果在金属中的某个区域的电子密度小于平均密部分光被耦合进等离子体内,在表面等离子中存在光的消失度,则存在过剩的正电荷,这过剩的正电荷对邻近的负电荷波。如果入射光的波矢量沿着平行于界面的分量和表面等产生库伦力的作用,使邻近的负电荷向这个区域运动过来,离子波的波矢量相等,表面等离子在光的作用下发生谐振,同时获得多的能量,然后,这区域出现过多的负电荷,由电子光波在传输过程中发生能量的损失,在宏观上表现为光波的间的相互排斥作用,
7、电子又远离该区域运动,从而形成电子被强烈的吸收,这种现象称为等离子体的谐振。在20世纪相对于正电荷的密度的起伏振荡。这称为金属中的等离子的初期,Wood等人就利用衍射光栅观测到光栅的反常衍射体振荡。而表面等离子体共振具有其特有的特征,其可存在〔1〕现象,第一次公开对表面等离子波进行描述。1909年,索于两种介质的分界面处,而且可沿着界面传播,形成等离子末菲从麦克斯韦的电磁理论出发,引入复介电常数的概念,体表面波(SPW)。等离子体表面波为一种偏振的TM波,其得到了表面局部的等离子表面波解,等离子波是一种在表面磁场矢量垂直于波的
