RU2637364C2 - Sensor element and method of detecting change of composition of test liquid or gaseous medium - Google Patents
Sensor element and method of detecting change of composition of test liquid or gaseous medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637364C2 RU2637364C2 RU2016118261A RU2016118261A RU2637364C2 RU 2637364 C2 RU2637364 C2 RU 2637364C2 RU 2016118261 A RU2016118261 A RU 2016118261A RU 2016118261 A RU2016118261 A RU 2016118261A RU 2637364 C2 RU2637364 C2 RU 2637364C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor element
- sensor
- medium
- layer
- wavelength
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Заявляемая группа изобретений относится к области измерений и анализа концентраций газообразных и жидких сред через регистрацию их оптического показателя преломления на границе данной среды с магнитоплазмонным кристаллом. Данное техническое решение может быть использовано при детектировании изменения показателя преломления жидкости или газа для задач, решаемых в области микрофлюидики, сенсорики, биосенсорики (например, для создания биочипов и проведения анализа крови). Явление поверхностного плазмонного резонанса (ППР) в настоящее время используется в различных датчиках и сенсорах для исследования параметров сред. Особенно эффективно использование датчиков на основе ППР в биосенсорах для анализа различного вида биохимических реакций и состава биологических сред. Высокая чувствительность таких сенсоров обеспечивается резонансной зависимостью выходных величин датчика от параметров контролируемой среды.The claimed group of inventions relates to the field of measurement and analysis of concentrations of gaseous and liquid media through registration of their optical refractive index at the interface of this medium with a magnetoplasmon crystal. This technical solution can be used to detect changes in the refractive index of a liquid or gas for problems solved in the field of microfluidics, sensors, biosensors (for example, to create biochips and blood tests). The phenomenon of surface plasmon resonance (SPR) is currently used in various sensors and sensors to study the parameters of the media. Especially effective is the use of sensors based on SPD in biosensors for the analysis of various types of biochemical reactions and the composition of biological media. The high sensitivity of such sensors is provided by the resonant dependence of the output values of the sensor on the parameters of the controlled medium.
Уровень техникиState of the art
Измерение показателей преломления жидкостей и газов широко используется для определения концентраций примесей в этих средах, в хроматографических детекторах и иных сенсорах. Преимуществом сенсоров концентрации, основанных на измерении показателя преломления, является их универсальность, так как они не требуют наличия специфических свойств у исследуемых веществ, например флуоресценции, поглощения или электрохимической активности.Measurement of the refractive indices of liquids and gases is widely used to determine the concentration of impurities in these media, in chromatographic detectors and other sensors. The advantage of concentration sensors based on the measurement of refractive index is their versatility, since they do not require specific properties of the studied substances, for example, fluorescence, absorption, or electrochemical activity.
На данный момент одними из самых распространенных и наиболее чувствительных оптических сенсоров являются сенсоры, основанные на поверхностном плазмонном резонансе (ППР).At the moment, one of the most common and most sensitive optical sensors are sensors based on surface plasmon resonance (SPR).
Эффект ППР, который лежит в основе применения сенсоров такого рода, заключается в следующем. Электромагнитная волна, падающая на границу раздела металл-диэлектрик, может возбуждать на поверхности металла коллективные колебания электронного газа, локализованные в приповерхностном слое. Такие колебания называются поверхностными плазмон-поляритонами (ППП). ППП распространяются вдоль границы раздела двух сред в виде бегущей электромагнитной волны, напряженность которой максимальна на поверхности и затухает экспоненциально в направлении, перпендикулярном границе раздела двух сред (Н. R. Raether, "Surface plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings". - Springer, Berlin, (1988)).The effect of SPR, which underlies the use of sensors of this kind, is as follows. An electromagnetic wave incident on the metal-insulator interface can excite collective vibrations of the electron gas localized in the surface layer on the metal surface. Such oscillations are called surface plasmon polaritons (SPP). SPPs propagate along the interface between two media in the form of a traveling electromagnetic wave, the intensity of which is maximum on the surface and decays exponentially in the direction perpendicular to the interface between the two media (N. R. Raether, "Surface plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings". - Springer, Berlin, (1988)).
Для возбуждения ППП необходимо выполнение условий фазового синхронизма волновых векторов на границе раздела металл-диэлектрик.To excite the SPT, it is necessary to fulfill the conditions of phase matching of the wave vectors at the metal-insulator interface.
Наиболее распространены сенсоры, основанные на принципе возбуждения поверхностных плазмонов с помощью призменных методов, например, известные из публикации US 5485277 А. Электромагнитная волна, проходя через призму, падает на металлическую пленку. При определенном угле падения, обычно называемОм резонансным, проекция вектора падающей электромагнитной волны становится равной волновому вектору поверхностных плазмонов. В результате чего происходит передача энергии и возбуждение поверхностной волны на границе раздела металл-диэлектрик. При этом в спектре отраженной волны при достижении резонансного угла проявляется резкий минимум.The most common sensors are based on the principle of excitation of surface plasmons using prismatic methods, for example, those known from US Pat. No. 5,485,277 A. An electromagnetic wave passing through a prism is incident on a metal film. At a certain angle of incidence, usually called Ohm resonance, the projection of the vector of the incident electromagnetic wave becomes equal to the wave vector of surface plasmons. As a result, energy transfer and surface wave excitation occur at the metal-insulator interface. In this case, a sharp minimum appears in the spectrum of the reflected wave upon reaching the resonance angle.
Другой тип сенсоров основан на методе возбуждения ППП с помощью дифракционных периодических решеток. При дифракции света на периодической решетке создается проекция волнового вектора, которая позволяет удовлетворить условиям фазового синхронизма. Пример такого устройства описан в публикации US RE37473 E1.Another type of sensor is based on the method of excitation of SPP using periodic diffraction gratings. During light diffraction on a periodic lattice, a projection of the wave vector is created, which allows satisfying the conditions of phase matching. An example of such a device is described in US RE37473 E1.
Условия возбуждения ППП сильно зависят от свойств поверхностей, между которыми происходит возбуждение. Зависимость волнового вектора ППП от диэлектрических проницаемостей сред, а следовательно и от показателя преломления, определяется какThe conditions for the excitation of SPP strongly depend on the properties of the surfaces between which the excitation occurs. The dependence of the SPP wave vector on the dielectric permittivity of the medium, and therefore on the refractive index, is defined as
где kspp - волновой вектор ППП; nmnd - показатели преломления металла и диэлектрика соответственно. На этом основан метод детектирования изменений в показателе преломления диэлектрической среды (Во Liedberg, С Nylander, I 
Такие сенсоры могут быть использованы в качестве рефлектометров, а также применены в таких направлениях, как биохимия и биомедицина. Комбинируя биохимические методы по иммобилизации мономолекулярных слоев антител на поверхности и методов детектирования изменений показателя преломления среды с помощью ППР, можно создать биосенсор. Известно устройство, описанное в публикации ЕР 2546635 А1, в котором для детектирования биологических объектов используется сенсор на основе наноструктуированной поверхности. Такие сенсоры обладают высокой чувствительностью порядка 10-5-10-6 относительных единиц показателя преломления среды и могут детектировать молекулы с небольшим молекулярным весом. Однако такая чувствительность может оказаться недостаточной для решения современных научных и производственных задач.Such sensors can be used as reflectometers, and also used in such fields as biochemistry and biomedicine. By combining biochemical methods for immobilizing monomolecular layers of antibodies on the surface and methods for detecting changes in the refractive index of the medium using SPR, it is possible to create a biosensor. A device is known as described in EP 2546635 A1, in which a sensor based on a nanostructured surface is used to detect biological objects. Such sensors have a high sensitivity of the order of 10 -5 -10 -6 relative units of the refractive index of the medium and can detect molecules with a small molecular weight. However, such sensitivity may not be sufficient to solve modern scientific and industrial problems.
Основными характеристиками любого сенсора являются его разрешающая способность и чувствительность. Для повышения чувствительности и разрешающей способности сенсора могут быть использованы различные методы по возбуждению поверхностных плазмонов и детектированиЮ сигнала.The main characteristics of any sensor are its resolution and sensitivity. Various methods for exciting surface plasmons and detecting a signal can be used to increase the sensitivity and resolution of the sensor.
Известно устройство, описанное в публикации US 20120002203 А1, в котором в качестве сенсорной поверхности (сенсорного элемента) используют магнитоплазмонный кристалл. В подобном устройстве достигается увеличение чувствительности по сравнению с типовым сенсором на основе поверхностного плазмонного резонанса в схеме Кретчмана за счет азимутального вращения сенсорной поверхности.A device is known, described in publication US 20120002203 A1, in which a magnetoplasmon crystal is used as a sensor surface (sensor element). In such a device, an increase in sensitivity is achieved in comparison with a typical sensor based on surface plasmon resonance in the Kretchman scheme due to the azimuthal rotation of the sensor surface.
Известна работа (В Sep'ulveda, L G Carrascosa, D Regatos, M A Otte, D Farina, L M Lechuga Surface plasmon resonance biosensors for highly sensitive detection in real samples In Proc. SPIE NanoScience Engineering, 73970Y-73970Y (2009)), в которой для улучшения характеристик сенсора применяется модуляция оптического сигнала внешним магнитным полем, а в качестве сенсорного устройства используется схема Кретчмана и трехслойная структура на основе Au/Fe/Au. Однако такие устройства имеют ряд недостатков, необходимое условие использования призменных методов для возбуждения поверхностных плазмонов - прозрачность чувствительной среды. Это приводит к тому, что данное устройство невозможно использовать для решения определенных задач биохимии и биотехнологий, где для детектирования различных биологических объектов на поверхность чувствительной среды наносятся специальные вещества - регистраторы. Кроме того, наличие призмы увеличивает габаритные размеры устройства и осложняет проведение многоканальных измерений.Known work (In Sep'ulveda, LG Carrascosa, D Regatos, MA Otte, D Farina, LM Lechuga Surface plasmon resonance biosensors for highly sensitive detection in real samples In Proc. SPIE NanoScience Engineering, 73970Y-73970Y (2009)), in which To improve the characteristics of the sensor, an optical signal is modulated by an external magnetic field, and the Kretchman scheme and a three-layer structure based on Au / Fe / Au are used as a sensor device. However, such devices have a number of drawbacks; a necessary condition for using prism methods to excite surface plasmons is the transparency of a sensitive medium. This leads to the fact that this device cannot be used to solve certain problems of biochemistry and biotechnology, where special substances — registrars — are applied to the surface of a sensitive medium to detect various biological objects. In addition, the presence of a prism increases the overall dimensions of the device and complicates the implementation of multi-channel measurements.
Наиболее близкими к заявляемым устройству и способу детектирования являются способ, описанный в публикации US 7619724 В2, и устройство для его реализации. Известное техническое решение представляет собой магнитооптический сенсор, основанный на плазмонном резонансе в схеме Кретчмана, с использованием дополнительной модуляции внешним магнитным полем и применением ферромагнитных металлов в основе сенсорной поверхности. В данном устройстве для улучшения чувствительности сенсора используется методика дополнительной модуляции интенсивности отраженного сигнала. Данная методика позволяет увеличить чувствительность датчиков на порядок при помощи использования модуляции магнитным полем и применения трехслойных ферромагнитных структур. Такого рода модуляция интенсивности основана на эффекте магнитоплазмонного резонанса в комбинированных трехлойных структурах, в которых, по крайней мере, один из слоев является слоем ферромагнитного металла. Принципиальное отличие магнитооптического сенсора на основе резонанса поверхностных плазмонов от других известных сенсоров без применения модуляции внешним магнитным полем заключается в следующем. Известно, что при одновременном возбуждении ППП на границе раздела металл-диэлектрик, где один из металлических слоев является ферромагнетиком, происходит значительное усиление магнитооптических эффектов, например эффектов Керра. Для использования известного устройства рассматривается поперечный (экваториальный) эффект Керра, который заключается в изменении интенсивности и вращении фазы электромагнитной волны, отраженной от намагниченной поверхности. При достижении условий, при которых происходит возбуждение ППП, в спектре отраженной от намагниченной поверхности электромагнитной волны наблюдается резонанс, свидетельствующий об усилении магнитооптического эффекта. Как известно, чувствительность сенсоров такого типа зависит от скорости изменения детектируемого сигнала, т.е. от производной. Резонансная кривая усиленного магнитооптического спектра имеет большую производную по сравнению со спектром отраженного света без дополнительной модуляции магнитным полем. Таким образом, использование магнитооптических эффектов при одновременном возбуждении ППП позволяет увеличить чувствительность устройства и его разрешающую способность.Closest to the claimed device and detection method are the method described in publication US 7619724 B2, and a device for its implementation. The known technical solution is a magneto-optical sensor based on plasmon resonance in the Kretchman scheme, using additional modulation by an external magnetic field and using ferromagnetic metals at the base of the sensor surface. In this device, to improve the sensitivity of the sensor, the technique of additional modulation of the intensity of the reflected signal is used. This technique allows you to increase the sensitivity of the sensors by an order of magnitude using magnetic field modulation and the use of three-layer ferromagnetic structures. This kind of intensity modulation is based on the magnetoplasmon resonance effect in combined three-layer structures in which at least one of the layers is a layer of a ferromagnetic metal. The fundamental difference between a magneto-optical sensor based on the resonance of surface plasmons and other known sensors without modulation by an external magnetic field is as follows. It is known that with simultaneous excitation of SPP at the metal-insulator interface, where one of the metal layers is a ferromagnet, there is a significant amplification of magneto-optical effects, for example, Kerr effects. To use the known device, the transverse (equatorial) Kerr effect is considered, which consists in changing the intensity and rotation of the phase of the electromagnetic wave reflected from the magnetized surface. Upon reaching the conditions under which the SPT excitation occurs, a resonance is observed in the spectrum of the electromagnetic wave reflected from the magnetized surface, indicating an increase in the magneto-optical effect. As is known, the sensitivity of sensors of this type depends on the rate of change of the detected signal, i.e. from derivative. The resonance curve of the amplified magneto-optical spectrum has a large derivative in comparison with the spectrum of reflected light without additional modulation by the magnetic field. Thus, the use of magneto-optical effects with simultaneous excitation of the SPP allows increasing the sensitivity of the device and its resolution.
В известном устройстве для возбуждения ППП используются призменные методы, схема Кретчмана. В качестве сенсорной поверхности используются комбинации ферромагнитных и благородных металлов. Однако такая схема сенсора имеет ряд недостатков. Использование призмы для возбуждения ППП усложняет интеграцию такого рода устройства в биочипы, где ключевым фактором является размер сенсора.In the known device for excitation of SPP, prism methods are used, the Kretchman scheme. A combination of ferromagnetic and noble metals is used as a sensor surface. However, such a sensor circuit has several disadvantages. The use of a prism to excite SPP makes it difficult to integrate this type of device into biochips, where the size of the sensor is a key factor.
Задачей заявляемой группы изобретений является создание способа детектирования изменения состава исследуемой жидкой или газообразной среды на основе выявленной зависимости влияния поверхностных плазмон-поляритонов в магнитоплазмонных кристаллах на изменение величины экваториального магнитооптического эффекта Керра.The objective of the claimed group of inventions is to create a method for detecting changes in the composition of the investigated liquid or gaseous medium based on the revealed dependence of the influence of surface plasmon polaritons in magnetoplasmon crystals on the change in the magnitude of the equatorial magneto-optical Kerr effect.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой группы изобретений, заключается в повышении чувствительности и разрешающей способности сенсора на основе заявляемого сенсорного элемента, а также упрощении схемы реализации способа, обеспечении возможности встраивания сенсорного элемента в биочипы за счет уменьшения его размеров.The technical result achieved when using the claimed group of inventions is to increase the sensitivity and resolution of the sensor based on the inventive sensor element, as well as simplifying the implementation scheme of the method, providing the possibility of embedding the sensor element in biochips by reducing its size.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Поставленная задача решается тем, что согласно техническому решению, заявляемый сенсорный элемент для детектирования изменения состава исследуемой жидкой или газообразной среды представляет собой многослойный наноструктурированный материал с сенсорной поверхностью, выполненный в виде дифракционной решетки с периодом от 300 до 3000 нм, обеспечивающей возможность возбуждения на границе раздела сенсорная поверхность/исследуемая среда (диэлектрик) поверхностных плазмон-поляритонов, при этом материал включает последовательно расположенные полимерную подложку, по крайней мере, один слой из ферромагнитного материала и один слой из благородного металла. Толщина слоя из ферромагнитного материала составляет от 2 до 50 нм, при этом в качестве ферромагнитного материала используют железо, или никель, или кобальт. Толщина слоя благородного металла составляет от 10 до 100 нм, при этом в качестве благородного металла могут быть использованы золото, серебро, платина. Сенсорный элемент может также содержать слой из пассивирующего диэлектрика или оксида алюминия, расположенный поверх слоя благородного металла, выполненный толщиной не более 50 нм, препятствующий окислению сенсорной поверхности.The problem is solved in that according to the technical solution, the inventive sensor element for detecting changes in the composition of the investigated liquid or gaseous medium is a multilayer nanostructured material with a sensor surface, made in the form of a diffraction grating with a period from 300 to 3000 nm, which provides the possibility of excitation at the interface sensory surface / test medium (dielectric) of surface plasmon polaritons, while the material includes sequentially located s polymer substrate at least one layer of ferromagnetic material and one layer of a noble metal. The thickness of the layer of ferromagnetic material is from 2 to 50 nm, while iron or nickel or cobalt is used as the ferromagnetic material. The thickness of the noble metal layer is from 10 to 100 nm, while gold, silver, platinum can be used as a noble metal. The sensor element may also contain a layer of a passivating dielectric or alumina located on top of the noble metal layer, made with a thickness of not more than 50 nm, which prevents oxidation of the sensor surface.
Поставленная задача также решается тем, что для реализации способа детектирования изменения состава исследуемой жидкой или газообразной среды, согласно техническому решению, сенсорный элемент, выполненный в соответствии с описанным выше, помещают в емкость с исследуемой средой, сенсорный элемент, находящийся в емкости, подвергают ТМ-поляризованному оптическому облучению длиной волны λ=400-3000 нм под углом падения θ в диапазоне 15-70° (к поверхности сенсора), для возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов, что приводит к появлению минимума в спектре отражения излучения, соответствующего перераспределению энергии между падающей и отраженной электромагнитной волной, с одновременным воздействием на сенсорный элемент переменным магнитным полем, в результате которого сенсорный элемент намагничивается переменным магнитным полем частотой 10-200 Гц в продольной геометрии, что приводит к проявлению поперечного эффекта Керра, выражающегося в виде изменения интенсивности отраженной от намагниченной поверхности электромагнитной волны, затем регистрируют интенсивность отраженной от поверхности сенсорного элемента электромагнитной волны при помощи фотоэлектронного умножителя и по сдвигу положения минимума резонансной кривой относительно шкалы длины волны фиксируют изменения коэффициента преломления исследуемой среды, в результате чего делают вывод (судят) об изменении состава исследуемой среды. Под сдвигом минимума резонансной кривой спектральной зависимости понимают смещение спектральной зависимости относительно шкалы с длиной волны при изменении состава исследуемой среды, при увеличении диэлектрической проницаемости исследуемой среды минимум кривой спектральной зависимости смещается в сторону значений больших длин волн и наоборот. Сигнал оптического излучения дополнительно модулируют внешним магнитным полем. При использовании эффекта Керра вычисляют вторую производную детектируемого сигнала по длине волны падающей ЭМ волны.The problem is also solved by the fact that to implement a method for detecting changes in the composition of the investigated liquid or gaseous medium, according to the technical solution, the sensor element, made in accordance with the above, is placed in a container with the studied medium, the sensor element in the tank is subjected to TM polarized optical irradiation with a wavelength of λ = 400-3000 nm at an incidence angle θ in the range of 15-70 ° (to the sensor surface), to excite surface plasmon polaritons, which leads to the appearance of a minimum and in the spectrum of the radiation reflection corresponding to the redistribution of energy between the incident and reflected electromagnetic waves, with the simultaneous exposure of the sensor element to an alternating magnetic field, as a result of which the sensor element is magnetized by an alternating magnetic field with a frequency of 10-200 Hz in longitudinal geometry, which leads to a transverse effect Kerr, expressed as a change in the intensity of the electromagnetic wave reflected from the magnetized surface, then the reflected intensity is recorded Using the photoelectron multiplier and the shift of the minimum position of the resonance curve relative to the wavelength scale, changes in the refractive index of the studied medium are recorded from the surface of the sensor element of the electromagnetic wave, as a result of which they make a conclusion (judge) about the change in the composition of the studied medium. The shift of the minimum of the resonance curve of the spectral dependence is understood to mean the shift of the spectral dependence relative to the scale with the wavelength with a change in the composition of the test medium, with an increase in the dielectric constant of the studied medium, the minimum of the curve of the spectral dependence shifts toward the values of large wavelengths and vice versa. The optical radiation signal is additionally modulated by an external magnetic field. Using the Kerr effect, the second derivative of the detected signal is calculated with respect to the wavelength of the incident EM wave.
Емкость с исследуемой средой представляет собой проточную кювету в случае исследования определенной среды, в которую поступает исследуемая среда, объем кюветы составляет от 1 до 5 мл, кювета обеспечивает прямой непосредственный контакт сенсорной поверхности сенсорного элемента и исследуемой среды.The container with the studied medium is a flow cell in the case of studying a certain medium into which the studied medium enters, the volume of the cell is from 1 to 5 ml, the cell provides direct direct contact between the sensor surface of the sensor element and the studied medium.
Заявляемая группа изобретений поясняется при помощи следующих изображений.The claimed group of inventions is illustrated using the following images.
На фиг. 1 схематично представлено устройство, содержащее заявляемый сенсорный элемент.In FIG. 1 schematically shows a device containing the inventive sensor element.
На фиг. 2 представлена схема падения и отражения электромагнитной волны, поясняющая эффект Керра.In FIG. 2 is a diagram of the incidence and reflection of an electromagnetic wave, explaining the Kerr effect.
На фиг. 3 представлен график, демонстрирующий усиление магнитооптичесского эффекта Керра при одновременном возбуждении поверхностных плазмон-поляритонов (кривая с закрашенными точками - эффект Керра при одновременном возбуждении ППП, спектр отраженного сигнала без одновременного возбуждения ППП представлен точками без заливки, сплошная кривая - спектр отраженного сигнала при возбуждении ППП без дополнительной модуляции магнитным полем).In FIG. Figure 3 is a graph showing the enhancement of the magneto-optical Kerr effect upon simultaneous excitation of surface plasmon polaritons (the curve with shaded dots shows the Kerr effect with simultaneous excitation of the SPP, the spectrum of the reflected signal without simultaneous excitation of the SPP is represented by dots without filling, the solid curve is the spectrum of the reflected signal upon excitation of the SPP without additional modulation by the magnetic field).
На фиг. 4 представлен график, характеризующий смещение спектральных кривых для величины экваториального эффекта Керра δ при изменении диэлектрической проницаемости исследуемой среды.In FIG. Figure 4 presents a graph characterizing the shift of the spectral curves for the equatorial Kerr effect δ with a change in the dielectric constant of the medium under study.
На фиг. 5 представлен график, характеризующий изменение детектируемого сигнала в вольтах при увеличении показателя преломления детектируемого диэлектрика, зависимость представлена от времени.In FIG. Figure 5 shows a graph characterizing the change in the detected signal in volts with an increase in the refractive index of the detected dielectric; the dependence is presented on time.
На фиг. 6 представлен график сравнения значений экспериментальной чувствительности двух разных сенсоров в зависимости от длины волны.In FIG. Figure 6 shows a graph comparing the values of the experimental sensitivity of two different sensors depending on the wavelength.
Позициями на фигурах обозначены:The positions in the figures indicated:
1 - периодическим образом структурированная диэлектрическая подложка,1 is a periodically structured dielectric substrate,
2 - слой ферромагнитного металла,2 - a layer of ferromagnetic metal,
3 - слой благородного металла,3 - a layer of noble metal,
4 - пассивирующий слой,4 - passivating layer,
5 - исследуемая среда,5 - test medium,
6 - источник света,6 - light source,
7 - фотоэлектронный умножитель,7 - photomultiplier tube,
8 - синхронный детектор,8 - synchronous detector,
9-16 - спектральные кривые, соответствующие средам с различными значениями показателя преломления, при этом кривая 9 соответствует среде с минимальным значением показателя преломления, кривая 16 - среде с максимальным показателем преломления,9-16 are spectral curves corresponding to media with different values of the refractive index, while
17 - кривая значений экспериментальной чувствительности сенсора на основе резонанса поверхностных плазмонов, где сенсорным элементов является периодическая структура, изготовленная из золота,17 is a curve of the experimental sensitivity of the sensor based on the resonance of surface plasmons, where the sensory element is a periodic structure made of gold,
18 - кривая значений экспериментальной чувствительности заявляемого сенсора на основе эффекта магнитоплазмонного резонанса в периодических трехлойных структурах, выполненных с использованием ферромагнитного металла.18 is a curve of experimental sensitivity values of the inventive sensor based on the magnetoplasmon resonance effect in periodic three-layer structures made using a ferromagnetic metal.
Как известно, поверхностные плазмон-поляритоны возникают на поверхности раздела двух сред - металла и диэлектрика. В типовом случае, при создании сенсора на основе поверхностного плазмонного резонанса в качестве металлической среды используют благородные металлы, например золото или серебро. Такие металлы обладают хорошо выраженными оптическими свойствами, что позволяет эффективно возбуждать поверхностные плазмоны.As is known, surface plasmon polaritons arise at the interface between two media — a metal and a dielectric. In a typical case, when creating a sensor based on surface plasmon resonance, noble metals, such as gold or silver, are used as the metal medium. Such metals have well-defined optical properties, which makes it possible to efficiently excite surface plasmons.
Заявляемый сенсорный элемент характеризуется наличием многослойной наноструктурированной поверхности, которая сформирована в виде дифракционной решетки с периодом от 300 до 3000 нм.The inventive sensor element is characterized by the presence of a multilayer nanostructured surface, which is formed in the form of a diffraction grating with a period from 300 to 3000 nm.
Ферромагнитные металлы, такие как никель, железо, кобальт, также позволяют возбуждать на поверхности раздела двух сред плазмон-поляритоны. Однако из-за высокой степени поглощения в таких металлах ППР имеет слабовыраженный характер. С другой стороны, в таких материалах возможны магнитооптические эффекты, такие как эффект Керра, Фарадея и т.д. Для целей увеличения магнитооптической и плазмонной активности чувствительной среды в устройстве используются комбинации благородных и ферромагнитных металлов.Ferromagnetic metals, such as nickel, iron, cobalt, also allow plasmon polaritons to be excited at the interface between two media. However, due to the high degree of absorption in such metals, the SPR is weakly pronounced. On the other hand, magneto-optical effects such as the Kerr effect, Faraday effect, etc. are possible in such materials. In order to increase the magneto-optical and plasmon activity of a sensitive medium, the device uses combinations of noble and ferromagnetic metals.
Заявляемый элемент включает диэлектрическую периодическим образом наноструктурированную матрицу (1) с периодом, лежащем в диапазоне от 300 до 3000 нм, на которую нанесены слои (2) ферромагнитных металлов (железо, или никель, или кобальт) и благородных металлов (золото или серебро) в различной комбинации суммарной толщиной до 150 нм (3), и покрытые слоем (4) пассивирующего диэлектрика (например, диоксида кремния) или оксида алюминия толщиной до 50 нм. Также возможно использование других комбинаций металлов и количества слоев. Толщина слоя из ферромагнитного материала составляет от 2 до 50 нм, при этом в качестве ферромагнитного материала используют железо, или никель, или кобальт. Толщина слоя из благородного металла составляет от 10 до 100 нм, при этом в качестве благородного металла могут быть использованы золото, серебро, платина. Сенсорный элемент может также содержать слой из пассивирующего диэлектрика или оксида алюминия, расположенный поверх слоя благородного металла, выполненный толщиной не более 50 нм. Толщина каждого слоя заявляемого сенсорного элемента подбирается индивидуально в зависимости от типа исследуемой среды (диэлектрика). Так, при увеличении толщины ферромагнитного слоя безусловно увеличивается магнитооптический эффект, тем самым уменьшая способность поверхности эффективно возбуждать плазмон-поляритоны, и, соответственно, наоборот. Однако толщины должны быть подобраны таким образом, чтобы достичь максимального баланса между магнитооптическими и оптическими свойствами сенсорного элемента.The inventive element includes a periodic dielectric nanostructured matrix (1) with a period lying in the range from 300 to 3000 nm, on which are deposited layers (2) of ferromagnetic metals (iron or nickel or cobalt) and noble metals (gold or silver) in various combinations with a total thickness of up to 150 nm (3), and coated with a layer (4) of a passivating dielectric (for example, silicon dioxide) or alumina with a thickness of up to 50 nm. It is also possible to use other combinations of metals and the number of layers. The thickness of the layer of ferromagnetic material is from 2 to 50 nm, while iron or nickel or cobalt is used as the ferromagnetic material. The thickness of the noble metal layer is from 10 to 100 nm, while gold, silver, platinum can be used as the noble metal. The sensor element may also contain a layer of a passivating dielectric or aluminum oxide, located on top of the noble metal layer, made with a thickness of not more than 50 nm. The thickness of each layer of the inventive sensor element is selected individually depending on the type of medium being studied (dielectric). So, with an increase in the thickness of the ferromagnetic layer, the magneto-optical effect certainly increases, thereby reducing the surface's ability to effectively excite plasmon polaritons, and, accordingly, vice versa. However, the thicknesses must be selected in such a way as to achieve the maximum balance between the magneto-optical and optical properties of the sensor element.
Детектируемый диэлектрик (5) размещают в кювете вместе с магнитоплазмонным кристаллом (заявляемым сенсорным элементом). Данные наноструктуры позволяют эффективно возбуждать на их поверхности поверхностные плазмон-поляритоны, при попадании на них ТМ-поляризованного оптического излучения, исходящего из источника (6), с длиной волны λ=400-3000 нм под углом θ, удовлетворяющим условиям фазового синхронизма между проекцией волнового вектора падающего оптического излучения, вектором поверхностного плазмон-поляритона и вектором обратной решетки магнитоплазмонного кристалла. Длина волны резонансного возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов определяется периодом структуры и углом падения света. Интенсивность отраженной от поверхности электромагнитной волны регистрируют с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) (7). Сигнал фототока регистрируется на частоте внешнего магнитного поля и поступает на синхронный детектор (8). Возбуждение поверхностных плазмонов на поверхности металла приводит к появлению минимума в спектре отражения, соответствующего перераспределению энергии между падающим и отраженным лучами, а также к усилению магнитооптического эффекта Керра в узком спектральном диапазоне. Однако типичные значения магнитооптических эффектов малы для использования тонкопленочных ферромагнитных наноструктур в качестве оптических модуляторов. Усиление данного эффекта путем возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов позволяет достичь уровня заданного прикладными применениями.The detected dielectric (5) is placed in a cuvette together with a magnetoplasmon crystal (the claimed sensor element). These nanostructures can effectively excite surface plasmon polaritons on their surface when TM polarized optical radiation comes from a source (6) with a wavelength of λ = 400-3000 nm at an angle θ satisfying the phase-matching conditions between the wave projection vector of incident optical radiation, the surface plasmon polariton vector and the reciprocal lattice vector of the magnetoplasmon crystal. The wavelength of the resonant excitation of surface plasmon polaritons is determined by the period of the structure and the angle of incidence of light. The intensity of the electromagnetic wave reflected from the surface is recorded using a photomultiplier tube (PMT) (7). The photocurrent signal is recorded at the frequency of an external magnetic field and is transmitted to a synchronous detector (8). The excitation of surface plasmons on the metal surface leads to the appearance of a minimum in the reflection spectrum, corresponding to the redistribution of energy between the incident and reflected rays, and also to an increase in the magneto-optical Kerr effect in a narrow spectral range. However, typical values of magneto-optical effects are small for using thin-film ferromagnetic nanostructures as optical modulators. The enhancement of this effect by excitation of surface plasmon polaritons allows one to achieve the level specified by applied applications.
Периодические наноструктуры, используемые в данном устройстве, имеют фотонную запрещенную зону, поэтому по аналогии с фотонными их зачастую называют магнитоплазмонными кристаллами. Как известно, в периодических структурах возможно возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов без использования дополнительных призменных схем. Такой способ возбуждения поверхностных-плазмон-поляритонов основан на дифракционных эффектах. Если электромагнитная волна падает под углом θ на поверхность с нанесенной на нее периодической структурой, то при дифракции создается проекция волнового вектора электромагнитной волны:Periodic nanostructures used in this device have a photonic band gap, therefore, by analogy with photonic ones, they are often called magnetoplasmon crystals. As is known, in periodic structures, excitation of surface plasmon polaritons is possible without the use of additional prismatic schemes. This method of excitation of surface plasmon polaritons is based on diffraction effects. If an electromagnetic wave falls at an angle θ onto a surface with a periodic structure deposited on it, then a diffraction projection of the wave vector of the electromagnetic wave is created:
где k0 - волновой вектор падающей ЭМ волны, G=2π/а - вектор обратной решетки, а -период структуры. Таким образом, при определенных параметрах по длине волны и/или углу падения ЭМ волны на поверхность возможно выполнение условия фазового синхронизма волновых векторов, при котором происходит возбуждение поверхностных плазмонов. Данное условие выглядит следующим образом:where k 0 is the wave vector of the incident EM wave, G = 2π / a is the reciprocal lattice vector, and a is the period of the structure. Thus, for certain parameters along the wavelength and / or angle of incidence of the EM wave on the surface, it is possible to fulfill the condition of phase synchronism of wave vectors, at which the excitation of surface plasmons occurs. This condition is as follows:
где ks - волновой вектор поверхностного плазмона, ω- частота падающей ЭМ волны, εm - диэлектрическая проницаемость металла, εd - диэлектрическая проницаемость диэлектрика.where k s is the wave vector of the surface plasmon, ω is the frequency of the incident EM wave, ε m is the dielectric constant of the metal, ε d is the dielectric constant of the dielectric.
Условия усиления магнитооптического эффекта Керра связаны с условиями возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов, которые зависят от коэффициента преломления диэлектрика. Таким образом, резонансная кривая усиленного МО эффекта Керра также может быть применена для детектирования изменений коэффициента преломления. Более того, ее производная по длине волны имеет больший наклон, чем производная для спектра отражения без магнитного поля. Такой вид зависимости приводит к улучшению чувствительности и разрешающей способности сенсора (см. фиг. 3).The amplification conditions for the magneto-optical Kerr effect are related to the conditions for the excitation of surface plasmon polaritons, which depend on the refractive index of the dielectric. Thus, the resonance curve of the enhanced MO of the Kerr effect can also be used to detect changes in the refractive index. Moreover, its derivative with respect to the wavelength has a greater slope than the derivative for the reflection spectrum without a magnetic field. This type of dependence leads to an improvement in the sensitivity and resolution of the sensor (see Fig. 3).
В присутствии магнитного поля условия фазового синхронизма, требуемые для возбуждения ППП:In the presence of a magnetic field, the phase-matching conditions required for excitation of the SPP are:
где G - вектор обратной решетки, модифицируются:where G is the reciprocal lattice vector, are modified:
Таким образом, минимум коэффициента отражения смещается из-за изменений условия фазового синхронизма на величину:Thus, the minimum reflection coefficient is shifted due to changes in the phase matching condition by:
Тогда значение магнитооптического эффекта Керра, которая обычно определяется как λ=ΔR/Ro, запишется как:Then the value of the magneto-optical Kerr effect, which is usually defined as λ = ΔR / Ro, is written as:
Такой вид зависимости позволяет заметить, что значение магнитооптического эффекта Керра пропорционально первой производной от величины коэффициента отражения по длине волны.This type of dependence allows us to note that the magnitude of the magneto-optical Kerr effect is proportional to the first derivative of the magnitude of the reflection coefficient along the wavelength.
Это позволяет определить чувствительность сенсора 
Чувствительность магнитоплазмонного сенсора, в отличие от сенсора на основе поверхностного плазмонного резонанса, пропорциональна второй производной величины детектируемого сигнала по коэффициенту преломления диэлектрика.The sensitivity of a magnetoplasmon sensor, in contrast to a sensor based on surface plasmon resonance, is proportional to the second derivative of the detected signal with respect to the refractive index of the dielectric.
При изменении диэлектрической проницаемости диэлектрика происходит смещение положения резонанса в спектре отраженного оптического сигнала, промоделированного внешним магнитным полем. На фиг. 4. показано смещение спектральных кривых для величины экваториального эффекта Керра δ при изменении диэлектрической проницаемости исследуемой среды. На фиг. 5. показано изменение детектируемого сигнала в вольтах при увеличении показателя преломления детектируемого диэлектрика. На данном графике продемонстрировано изменение сигнала в вольтах с течением времени при изменении показателя преломления исследуемой среды.When the dielectric constant of the dielectric changes, the resonance position shifts in the spectrum of the reflected optical signal modeled by an external magnetic field. In FIG. Figure 4 shows the shift of the spectral curves for the equatorial Kerr effect δ with a change in the dielectric constant of the medium under study. In FIG. 5. shows the change in the detected signal in volts with an increase in the refractive index of the detected dielectric. This graph shows the change in signal in volts over time with a change in the refractive index of the medium under study.
Заявляемый способ позволяет повысить чувствительность и разрешающую способность сенсорного элемента, уменьшить его размеры за счет отказа от призменных методов. Увеличение чувствительности и разрешающей способности достигается в заявляемом устройстве за счет использования дополнительной модуляции внешним переменным магнитным полем При проведении сравнительных испытаний заявляемого элемента с использованием и без использования дополнительной модуляции полученные значения максимальной чувствительности магнитооптического сенсора на основе ферромагнитной структуры с использованием дополнительной модуляции магнитным полем в 3 раза больше, чем для классического оптического на основе плазмонного резонанса в периодической структуре на основе золота (фиг. 6). Кроме того, заявляемый магнитооптический сенсорный элемент обладает значительно меньшим уровнем шумов по сравнению с классическим оптическим сенсором при одинаковой экспериментальной конфигурации.The inventive method allows to increase the sensitivity and resolution of the sensor element, to reduce its size due to the rejection of prism methods. An increase in sensitivity and resolution is achieved in the inventive device due to the use of additional modulation by an external variable magnetic field. When conducting comparative tests of the claimed element using and without using additional modulation, the obtained maximum sensitivity values of the magneto-optical sensor based on the ferromagnetic structure using additional modulation of the magnetic field by 3 times more than for classic plasma-based optical onnogo resonance in the periodic structure on the basis of gold (Fig. 6). In addition, the inventive magneto-optical sensor element has a significantly lower noise level compared to the classical optical sensor with the same experimental configuration.
ПримерExample
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.The present invention is illustrated by a specific example of execution, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the desired technical result.
На фиг. 1 показано изображение образца сенсорного элемента, выполненного на основе слоев серебра, толщиной 100 нм и железа с пространственным периодом наноструктурирования d=320 нм, толщиной h=100 нм, покрытого сверху 10-нанометровым пассивирующим слоем диоксида кремния, полученного с помощью электронного микроскопа. Напыление металлов производилось методом магнетронного распыления.In FIG. Figure 1 shows an image of a sample of a sensor element made on the basis of silver layers 100 nm thick and iron with a spatial nanostructuring period d = 320 nm, h = 100 nm thick, coated on top with a 10-nanometer passivating silicon dioxide layer obtained using an electron microscope. Metal sputtering was carried out by magnetron sputtering.
Далее приводится описание примера реализации способа для проведения измерений изменения диэлектрической проницаемости жидкой среды с использованием экспериментальной установки на основе монохроматора, позволяющего снимать спектральные зависимости коэффициента отражения. В качестве источника света использовалась лампа накаливания с йодным циклом. Для получения необходимой р-поляризации использовалась призма Глана. Схема из нескольких собирающих и рассеивающих линз и диафрагмы использовалась для создания плоскопараллельного пучка, величина дифракционной расходимости которого составляет 1-2 градуса. Для ослабления влияния шумов отраженный сигнал собирался оптоволокном. Отраженный от поверхности пучок, собранный оптоволокном, поступает на фотоэлектронный умножитель, который позволяет проводить измерения в диапазоне длин волн 400-900 нм. Сигнал фототока вместе с сигналом с оптического прерывателя (частота прерывания 118 Гц), в случае плазмонного сенсора, поступает на синхронный детектор. А в случае магнитоплазмонного сенсора, когда модуляция сигнала осуществляется посредством переменного магнитного поля, возбуждаемого с помощью двух электромагнитов, на частоте 118 Гц, фототок регистрируется на синхронном детекторе на частоте магнитного поля. Величина магнитного поля подбирается такой, чтобы намагниченность в образце достигала насыщения. Сенсорный элемент был помещен в герметичную проточную кювету. С одной стороны кюветы осуществляется доступ исследуемой среды, объем кюветы составлял 3 мл. С другой стороны кюветы был выведен канал для вытесненной жидкости.The following is a description of an example implementation of a method for measuring changes in the dielectric constant of a liquid medium using an experimental setup based on a monochromator, which makes it possible to record the spectral dependences of the reflection coefficient. An incandescent lamp with an iodine cycle was used as a light source. To obtain the necessary p-polarization, a Glan prism was used. A scheme of several collecting and scattering lenses and apertures was used to create a plane-parallel beam, the diffraction divergence of which is 1-2 degrees. To attenuate the effect of noise, the reflected signal was collected by optical fiber. The beam collected from the surface, collected by optical fiber, is fed to a photomultiplier, which allows measurements in the wavelength range of 400-900 nm. The signal of the photocurrent together with the signal from the optical chopper (interrupt frequency 118 Hz), in the case of a plasmon sensor, is fed to a synchronous detector. And in the case of the magnetoplasmon sensor, when the signal is modulated by means of an alternating magnetic field excited by two electromagnets at a frequency of 118 Hz, the photocurrent is recorded on a synchronous detector at a magnetic field frequency. The magnitude of the magnetic field is selected so that the magnetization in the sample reaches saturation. The sensor element was placed in an airtight flow cell. On one side of the cuvette, the studied medium is accessed; the volume of the cuvette was 3 ml. On the other side of the cell, a channel for the displaced fluid was withdrawn.
Данный способ в прикладном плане способствует увеличению чувствительности на порядок величины по сравнению с типовым сенсором на основе поверхностного плазмонного резонанса без дополнительной модуляции оптического сигнала магнитным полем. Кроме того, использование периодических структур позволяет избавиться от дополнительных призменных схем для возбуждения поверхностных плазмонов, что, в свою очередь, приводит к миниатюризации подобных устройств. Это упрощает интеграцию сенсоров в биочипы, а также позволяет создавать многоканальные биосенсоры, когда на одной поверхности ведется измерение сразу нескольких свойств исследуемого диэлектрика. С другой стороны, в прикладных задачах биохимии и биомедицины важным аспектом является возможность детектирования биологических объектов (тел, частиц), для чего на поверхность сенсора наносятся специальные вещества - регистраторы. Это приводит к тому, что во многих случаях невозможно использовать классическую схему сенсора с использованием призменных методов возбуждения плазмонов, где обязательным условием является прозрачность чувствительной среды. Кроме того, периодические структуры позволяют создавать новые методики сканирования поверхности, например сканирование оптоволоконным зондом.This method in applied terms helps to increase the sensitivity by an order of magnitude compared to a typical sensor based on surface plasmon resonance without additional modulation of the optical signal with a magnetic field. In addition, the use of periodic structures makes it possible to get rid of additional prismatic schemes for exciting surface plasmons, which, in turn, leads to the miniaturization of such devices. This simplifies the integration of sensors in biochips, and also allows you to create multi-channel biosensors when several properties of the investigated dielectric are measured at once on one surface. On the other hand, in the applied problems of biochemistry and biomedicine, an important aspect is the possibility of detecting biological objects (bodies, particles), for which special substances — registrars — are applied to the surface of the sensor. This leads to the fact that in many cases it is impossible to use the classical sensor circuit using prismatic methods of excitation of plasmons, where transparency of the sensitive medium is a prerequisite. In addition, periodic structures allow the creation of new surface scanning techniques, such as scanning with an optical fiber probe.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016118261A RU2637364C2 (en) | 2016-05-11 | 2016-05-11 | Sensor element and method of detecting change of composition of test liquid or gaseous medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016118261A RU2637364C2 (en) | 2016-05-11 | 2016-05-11 | Sensor element and method of detecting change of composition of test liquid or gaseous medium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016118261A RU2016118261A (en) | 2017-11-16 |
| RU2637364C2 true RU2637364C2 (en) | 2017-12-04 |
Family
ID=60328190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016118261A RU2637364C2 (en) | 2016-05-11 | 2016-05-11 | Sensor element and method of detecting change of composition of test liquid or gaseous medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2637364C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210036716A (en) * | 2019-09-26 | 2021-04-05 | 주식회사 케이티앤지 | System for generating aerosol by using multiple aerosol generating substrate and apparatus thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7619724B2 (en) * | 2004-06-11 | 2009-11-17 | Consejo Superior De Investigaciones Cientificas | Device and method for detecting changes in the refractive index of a dielectric medium |
| US20120120401A1 (en) * | 2009-06-19 | 2012-05-17 | The Eurpean Union, represented by the European Union, represented by the European Commission | Surface plasmon resonance sensing method and sensing system |
| WO2013057444A1 (en) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Universite Paris Sud 11 | Magneto-plasmonic element with modified, enhanced or reversed non-reciprocity, component incorporating such elements, and method for producing same |
| RU2524453C2 (en) * | 2012-10-19 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Sensitive element of sensor for molecular analysis |
| RU150130U1 (en) * | 2014-10-08 | 2015-01-27 | Таврический Национальный Университет Им. В.И.Вернадского | PLASMA MAGNETOPHOTON CRYSTAL |
| RU2548046C2 (en) * | 2013-08-07 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method for magnetooptical modulation of light using surface plasmons |
-
2016
- 2016-05-11 RU RU2016118261A patent/RU2637364C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7619724B2 (en) * | 2004-06-11 | 2009-11-17 | Consejo Superior De Investigaciones Cientificas | Device and method for detecting changes in the refractive index of a dielectric medium |
| US20120120401A1 (en) * | 2009-06-19 | 2012-05-17 | The Eurpean Union, represented by the European Union, represented by the European Commission | Surface plasmon resonance sensing method and sensing system |
| WO2013057444A1 (en) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Universite Paris Sud 11 | Magneto-plasmonic element with modified, enhanced or reversed non-reciprocity, component incorporating such elements, and method for producing same |
| RU2524453C2 (en) * | 2012-10-19 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Sensitive element of sensor for molecular analysis |
| RU2548046C2 (en) * | 2013-08-07 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method for magnetooptical modulation of light using surface plasmons |
| RU150130U1 (en) * | 2014-10-08 | 2015-01-27 | Таврический Национальный Университет Им. В.И.Вернадского | PLASMA MAGNETOPHOTON CRYSTAL |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016118261A (en) | 2017-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Grunin et al. | Refractive index sensor based on magnetoplasmonic crystals | |
| Gupta et al. | Sensitivity evaluation of a multi-layered surface plasmon resonance-based fiber optic sensor: a theoretical study | |
| JP7008334B2 (en) | Optical detection method and optical detection device | |
| Manera et al. | Enhanced gas sensing performance of TiO 2 functionalized magneto-optical SPR sensors | |
| Stark et al. | Short order nanohole arrays in metals for highly sensitive probing of local indices of refraction as the basis for a highly multiplexed biosensor technology | |
| US6421128B1 (en) | Coupled plasmon-waveguide resonance spectroscopic device and method for measuring film properties in the ultraviolet and infrared special ranges | |
| US5415842A (en) | Surface plasmon resonance analytical device | |
| US20160178516A1 (en) | Optical sensor based with multilayered plasmonic structure comprising a nanoporous metallic layer | |
| US6330387B1 (en) | Coupled plasmon-waveguide resonance spectroscopic device and method for measuring film properties in the ultraviolet and infrared spectral ranges | |
| Fujimaki et al. | Detection of colored nanomaterials using evanescent field-based waveguide sensors | |
| Manera et al. | Functional magneto-plasmonic biosensors transducers: Modelling and nanoscale analysis | |
| US20110205543A1 (en) | Gas Sensor, Method for Optically Measuring the Presence of a Gas Using the Gas Sensor, and Gas Sensing System | |
| US20120238471A1 (en) | Ultrasensitive Biochemical Sensing Device and Method of Sensing Analytes | |
| Nivedha et al. | Surface plasmon resonance | |
| RU2637364C2 (en) | Sensor element and method of detecting change of composition of test liquid or gaseous medium | |
| Briscoe et al. | Part-per-trillion level detection of microcystin-LR using a periodic nanostructure | |
| US20190056389A1 (en) | System and method for determining the presence or absence of adsorbed biomolecules or biomolecular structures on a surface | |
| GB2570909A (en) | Biomarker detection apparatus | |
| Sepúlveda et al. | Surface plasmon resonance biosensors for highly sensitive detection in real samples | |
| EP3051277A2 (en) | Electric-field enhancement element, analysis device, and eletronic apparatus | |
| JP2008275526A (en) | Surface plasmon resonance measuring sensor chip, surface plasmon resonance measuring apparatus, and its measuring method | |
| RU2770648C1 (en) | Optical sensor based on plasmon-induced transparency and fano resonances | |
| Matveeva et al. | Plastic versus glass support for an immunoassay on metal-coated surfaces in optically dense samples utilizing directional surface plasmon-coupled emission | |
| Argoul et al. | High resolution surface plasmon microscopy for cell imaging | |
| Chan et al. | SPR prism sensor using laser line generator |