UA141945U

UA141945U - SURFACE PLASMON RESONANCE DETECTOR

Info

Publication number: UA141945U
Application number: UAU201907675U
Authority: UA
Inventors: Тетяна Станіславівна Лебєдєва; Павло Борисович Шпильовий
Original assignee: Інститут Кібернетики Ім. В.М. Глушкова Нан України; Институт Кибернетики Им. В.М.Глушкова Нан Украины
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2020-05-12

Abstract

Детектор на основі поверхневого плазмонного резонансу з тонкоплівковою структурою Au/Nb2O5 на поверхні сенсорного елемента. Додатково введено покривний шар золота із створенням тонкоплівкової структури Au/Nb2O5/Au.Surface plasmon resonance detector with Au / Nb2O5 thin film structure on the surface of the sensor element. Additionally, a cover layer of gold was introduced to create a thin-film Au / Nb2O5 / Au structure.

Description

Корисна модель належить до оптоелектронної техніки і може бути використана при створенні приладів для вимірювань показника заломлення газових та рідких середовищ, а також при проведенні хімічних та біохімічних досліджень методом поверхневого плазмонного резонансу.The useful model belongs to optoelectronic technology and can be used in the creation of devices for measuring the refractive index of gaseous and liquid media, as well as in conducting chemical and biochemical research using the method of surface plasmon resonance.

Для забезпечення аналітичних досліджень в рефрактометрії, фізиці тонких плівок, біохімії, вірусології, фармакології та при вирішенні практичних задач в області біотехнологій, використвуються прилади на основі поверхневого плазмонного резонансу. Вони можуть бути використані для визначення показника заломлення з високою точністю, а також здатні швидко і надійно визначати наявність молекул досліджуваної речовини у складі аналіту при проведенні специфічних реакцій та реєструвати проходження біохімічних реакцій в реальному часі.Devices based on surface plasmon resonance are used to provide analytical research in refractometry, physics of thin films, biochemistry, virology, pharmacology, and when solving practical problems in the field of biotechnology. They can be used to determine the refractive index with high accuracy, and are also able to quickly and reliably determine the presence of molecules of the investigated substance in the composition of the analyte during specific reactions and record the passage of biochemical reactions in real time.

Принцип роботи приладів на явищі поверхневого плазмонного резонансу полягає у вимірюванні інтенсивності відбитого від металевої (плазмонопідтримуючої) плівки монохроматичного світла при зміні кута падіння. При певному куті падіння, при умові виникнення явища поверхневого плазмонного резонансу, за рахунок поглинання металевою плівкою енергії падаючої хвилі інтенсивність відбитого світла суттєво зменшується, що спостерігається як резонансний мінімум на кривій відбиття в діапазоні кутів, більших критичного (кута повного внутрішнього відбиття). Аналіз змін характеристик поверхневого плазмонного резонансу в умовах зміни показника заломлення середовища або при адсорбції молекул на поверхні металевої плівки дозволяє вивчати зміну показника заломлення чи взаємодію між хімічними або біохімічними об'єктами, що досліджуються.The principle of operation of devices based on the phenomenon of surface plasmon resonance consists in measuring the intensity of monochromatic light reflected from a metal (plasmon-supporting) film when the angle of incidence changes. At a certain angle of incidence, under the condition of the phenomenon of surface plasmon resonance, due to the absorption of the energy of the incident wave by the metal film, the intensity of the reflected light decreases significantly, which is observed as a resonant minimum on the reflection curve in the range of angles greater than the critical angle (the angle of total internal reflection). The analysis of changes in the characteristics of surface plasmon resonance under the conditions of a change in the refractive index of the medium or during the adsorption of molecules on the surface of a metal film allows studying the change in the refractive index or the interaction between the chemical or biochemical objects under investigation.

Як плазмонопідтримуюча плівка в приладах на основі поверхневого плазмонного резонансу зазвичай використовується плівка золота при збудженні поверхневих плазмонів, у якій спостерігається досить вузький резонансний пік, що є зручним для подальшої обробки сигналу.As a plasmon-supporting film in devices based on surface plasmon resonance, a gold film is usually used when surface plasmons are excited, in which a rather narrow resonance peak is observed, which is convenient for further signal processing.

Водночас плівка золота має високу хімічну стійкість. Найбільш широко в комерційних приладах використовується оптична схема Кречмана із застосуванням призми, яка забезпечує умови повного внутрішнього відбиття. Для того, щоб подовжити строк експлуатації призми, створюється змінний сенсорний елемент (чип), який при роботі детектора на основі поверхневого плазмонного резонансу замінюється при кожному новому циклі вимірювань.At the same time, the gold film has high chemical resistance. The most widely used in commercial devices is the Kretschmann optical scheme using a prism, which provides conditions for total internal reflection. In order to extend the service life of the prism, a replaceable sensor element (chip) is created, which is replaced with each new cycle of measurements during the operation of the detector based on surface plasmon resonance.

Сенсорний елемент зазвичай являє собою пластину товщиною близько 1 мм із скла, яке має такий самий показник заломлення, що і призма, з осадженою на неї плівкою золота товщиною близько 50 нм. Сенсорний елемент встановлюється на призму через імерсійну рідину з показником заломлення, близьким до показника заломлення призми.The sensor element is usually a plate about 1 mm thick made of glass that has the same refractive index as the prism, with a gold film deposited on it about 50 nm thick. The sensor element is mounted on a prism through an immersion liquid with a refractive index close to the prism's refractive index.

Широке розповсюдження приладів на основі поверхневого плазмонного резонансу для біосенсорного аналізу зумовлене високою чутливістю умов збудження резонансу до змін показника заломлення оточуючого середовища, а також до змін оптичних характеристик тонкого шару, прилеглого до поверхні металевої плівки, в якій розповсюджується хвиля поверхневих плазмонів. Зміна кута мінімуму поверхневого плазмонного резонансу, в залежності від умов експерименту, співставляється або зі зміною показника заломлення оточуючого середовища, або зі ступенем адсорбції на поверхні плазмонопідтримуючої плівки тонкого шару молекул з оптичними властивостями, відмінними від оточуючого середовища, або з комбінацією цих явищ.The widespread use of devices based on surface plasmon resonance for biosensor analysis is due to the high sensitivity of resonance excitation conditions to changes in the refractive index of the surrounding medium, as well as to changes in the optical characteristics of the thin layer adjacent to the surface of the metal film, in which the wave of surface plasmons propagates. The change in the minimum angle of the surface plasmon resonance, depending on the experimental conditions, is compared either with a change in the refractive index of the surrounding medium, or with the degree of adsorption on the surface of the plasmon-supporting film of a thin layer of molecules with optical properties different from the surrounding medium, or with a combination of these phenomena.

За умов, коли процес осадження молекул відсутній, зміна резонансного кута поверхневого плазмонного резонансу залежить тільки від зміни показника заломлення оточуючого середовища. Це є основою побудови високоточних рефрактометрів на поверхневому плазмонному резонансі, чутливість яких дф/дп визначається як зміна кута мінімуму Ф при зміні показника заломлення оточуючого середовища п на одиницю. аф/дп залежить від оптичних характеристик скла та плазмонопідтримуючої сенсорної плівки, а також від значення п. Для рефрактометра на основі поверхневого плазмонного резонансу з сенсорним елементом, що має показник заломлення скла 1.61 та плазмонопідтримуючу плівку із золота товщиною 45-50 нм, при п близьких до 1,33, теоретично обрахованим значенням дф/дп є величина біля 100 град/од.пок.зал. Реально отримувана чутливість може бути меншою.Under the conditions when the process of molecular deposition is absent, the change in the resonance angle of the surface plasmon resonance depends only on the change in the refractive index of the surrounding medium. This is the basis of the construction of high-precision refractometers based on surface plasmon resonance, the sensitivity of which дф/дп is defined as a change in the angle of the minimum Ф when the refractive index of the surrounding medium changes by one unit. af/dp depends on the optical characteristics of the glass and the plasmon-supporting sensor film, as well as on the value of n. For a refractometer based on surface plasmon resonance with a sensor element that has a glass refractive index of 1.61 and a plasmon-supporting gold film with a thickness of 45-50 nm, when n is close to to 1.33, the theoretically calculated value of df/dp is about 100 degrees/room unit. The actual sensitivity may be lower.

За умов, коли вимірювання кривої відбиття в умовах поверхневого плазмонного резонансу проводяться при незмінному показнику заломлення оточуючого середовища, а на поверхні плазмонопідтримуючої плівки адсорбується або хімічно зв'язується тонкий шар молекул, можлива побудова високоточного хімічного сенсора або біосенсора, що характеризує зміну цього шару. Чутливість аф/дп біосенсора на основі поверхневого плазмонного резонансу можна визначити як відношення зміни кута мінімуму до зміни показника заломлення біошару товщиною 10 нм при зміні п біошару від 1,33 (вода), коли іммобілізація біомолекул відсутня, до 1,45 (прийнятий показник заломлення щільного шару біомолекул), коли ступінь заповнення поверхні біомолекулами складає 100 95. Для біосенсора на основі поверхневого плазмонного резонансу з бо сенсорним елементом з показником заломлення скла 1.61 та оптимізованою товщиною плівки золота 47 нм при зовнішньому середовищі з п-1,33 теоретично обрахованим обмеженням аф/дп є величина у 9,6 град/одиницю показника заломлення біошару.Under the conditions when the measurement of the reflection curve under the conditions of surface plasmon resonance is carried out with an unchanged refractive index of the surrounding medium, and a thin layer of molecules is adsorbed or chemically bound on the surface of the plasmon-supporting film, it is possible to build a high-precision chemical sensor or biosensor that characterizes the change in this layer. The sensitivity of the af/dp biosensor based on surface plasmon resonance can be defined as the ratio of the change in the angle of the minimum to the change in the refractive index of a 10 nm thick biolayer when the n of the biolayer changes from 1.33 (water), when there is no immobilization of biomolecules, to 1.45 (the accepted refractive index dense layer of biomolecules), when the degree of surface filling with biomolecules is 100 95. For a biosensor based on surface plasmon resonance with a bo sensor element with a glass refractive index of 1.61 and an optimized gold film thickness of 47 nm in an external environment with n-1.33, the theoretically calculated limit of af /dp is a value of 9.6 degrees/unit of the refractive index of the biolayer.

Огляд основних приладів на основі поверхневого плазмонного резонансу, що серійно випускаються в Україні та за кордоном показує їх тотожність щодо використовуваних сенсорних елементів. Це завжди скляна пластина з нанесеною на неї вакуумним осадженням плівкою золота товщиною близько 50 нм. Відмінність полягає лише у тому, що деякі фірми-виробники поставляють змінні чипи з нанесеним на плівку золота шаром органічної сполуки, що забезпечує адгезію наступного біошару до поверхні сенсорного чипу.An overview of the main devices based on surface plasmon resonance, which are serially produced in Ukraine and abroad, shows their identity with respect to the used sensor elements. It is always a glass plate with a vacuum-deposited gold film about 50 nm thick. The only difference is that some manufacturers supply replaceable chips with a layer of organic compound applied to the gold film, which ensures adhesion of the next bio-layer to the surface of the sensor chip.

Аналогом даної корисної моделі є оптичний детектор на основі поверхневого плазмонного резонансу Великобританія (С8) 2197068 (8725502), Оріїса! зепзог аемісе, Осіобег 30, 1987, 201An analogue of this useful model is an optical detector based on surface plasmon resonance Great Britain (С8) 2197068 (8725502), Oriisa! zepzog aemise, Osiobeg 30, 1987, 201

М33/543)|. Робочий елемент його виконаний у вигляді призми повного внутрішнього відбиття з нанесеною на неї плівкою золота товщиною 45-60 нм. Ця товщина вибрана за критеріями оптимуму фізичних умов збудження плазмонів. Золото як робочий елемент детектора поверхневого плазмонного резонансу забезпечує високу чутливість до зміни діелектричних властивостей досліджуваного матеріалу, що примикає до плівки золота, і має гарну хімічну стабільність.M33/543)|. Its working element is made in the form of a prism of total internal reflection with a 45-60 nm thick gold film applied to it. This thickness was chosen according to the criteria of optimum physical conditions for plasmon excitation. Gold as the working element of the surface plasmon resonance detector provides high sensitivity to changes in the dielectric properties of the investigated material adjacent to the gold film and has good chemical stability.

Недоліком цього детектора є відносно велика напівширина резонансної кривої, що зменшує точність визначення кута мінімуму шляхом математичної обробки, а також недостатньо висока механічна стійкість золота (легко утворюються подряпини, що заважає багаторазовому використанню сенсорного елемента з його відмиванням після чергового дослідження).The disadvantage of this detector is the relatively large half-width of the resonance curve, which reduces the accuracy of determining the minimum angle by mathematical processing, as well as the insufficient mechanical stability of gold (scratches are easily formed, which prevents the repeated use of the sensor element with its washing after the next study).

Як ще один аналог, направлений на вирішення задачі підвищення чутливості і надійності детектора поверхневого плазмонного резонансу, є двошаровий сенсор (патент України Мо 46512 А, Детектор поверхневого плазмонного резонансу, бюл. Ме5, 2002 р), в якому робочий елемент товщиною 45-60 нм містить у собі двошарову структуру, яка складається з послідовно осадженими плівкою срібла та напиленою зверху плівкою золота. Відношення товщин плівки срібла до товщини плівки золота складає 1/3. Виконання робочого елемента у вигляді двошарової металевої плівки срібло/золото приводить до зменшення напівширини резонансної кривої та веде до збільшення відношення сигнал-шум детектора поверхневого плазмонного резонансу і до підвищення точності визначення кута мінімуму (Лупіо, 5.А.; Затоуїом, А.М.;As another analogue, aimed at solving the problem of increasing the sensitivity and reliability of the surface plasmon resonance detector, there is a two-layer sensor (patent of Ukraine Mo 46512 A, Surface plasmon resonance detector, bulletin Me5, 2002), in which the working element is 45-60 nm thick contains a two-layer structure consisting of a successively deposited silver film and a gold film sprayed on top. The ratio of the thickness of the silver film to the thickness of the gold film is 1/3. The implementation of the working element in the form of a two-layer silver/gold metal film leads to a decrease in the half-width of the resonance curve and leads to an increase in the signal-to-noise ratio of the surface plasmon resonance detector and to an increase in the accuracy of determining the minimum angle (Lupio, 5.A.; Zatouiom, A.M. ;

Зигомізема, Е.А.; МігеКу, М.М.; ЗпігзпомМ, М.М. Вітеїаййс І ауєте Іпстеазе бепзймйу ої Айіпйу зЗепвог5 Вазейд оп Зипасе Ріазтоп Незопапсе. бепвзоїв 2002, 2, 62-70.Zygomyzema, E.A.; MigeKu, M.M.; ZpigzpomM, M.M. Viteiaiys I auwe Ipsteaze bepzymyu oi Ayipyu zZepvog5 Vazeid op Zipase Riaztop Nezopapse. bepvzoiov 2002, 2, 62-70.

У той же час проведені теоретичні розрахунки (програмою М/іпзраїЇ) показують, що значення кутової чутливості детектора поверхневого плазмонного резонансу з плазмонопідтримуючими шарами Ад або Ад/Ай як до зміни показника заломлення досліджуваного середовища, так і до зміни показника заломлення біошару товщиною 10 нм не тільки не збільшуються, а навіть трохи зменшуються порівняно з шаром Аий (Таблиця 1).At the same time, the theoretical calculations carried out (by the program M/ipzraiY) show that the value of the angular sensitivity of the surface plasmon resonance detector with plasmon-supporting layers Ad or Ad/Ai both to the change in the refractive index of the investigated medium and to the change in the refractive index of the biolayer with a thickness of 10 nm is not not only do not increase, but even slightly decrease compared to the Aii layer (Table 1).

Таблиця 1Table 1

Склад та товщина | Рефрактометрична чутливість аф/дп| Біосенсорна чутливість дф/дп при шарів сенсорної при зміні показника заломлення зміні показника заломлення біошару плівки середовища від 1,33 до 1,36 товщиною 10 нм від 1,33 до 1,45Composition and thickness Refractometric sensitivity af/dp| Biosensor sensitivity df/dp with layers of sensor with a change in the refractive index of a change in the refractive index of the biolayer of the medium film from 1.33 to 1.36 with a thickness of 10 nm from 1.33 to 1.45

АшЯавнМ ОЇ 77777777771717171711110211111117111111111111111111961111СсС21СAshYaavnM ОИ 777777777717171717111102111111171111111111111111111961111СсС21С

Недоліком даного аналога є зменшена як рефрактометрична, так і біосенсорна чутливість, а також недостатньо висока механічна стійкість плівки срібло/золото (легко утворюються подряпини, що заважає багаторазовому використанню сенсорного елемента). Таким чином, задача підвищення кутової чутливості, стабільності та механічної стійкості сенсорного елемента детектора поверхневого плазмонного резонансу лишається актуальною.The disadvantage of this analogue is reduced refractometric and biosensor sensitivity, as well as insufficiently high mechanical stability of the silver/gold film (scratches easily form, which prevents repeated use of the sensor element). Thus, the task of increasing the angular sensitivity, stability and mechanical stability of the sensor element of the surface plasmon resonance detector remains relevant.

Найближчим аналогом корисної моделі є винахід (патент України Мо 113002 С2, Детектор на основі поверхневого плазмонного резонансу, , бюл. Мо22, 2016 р.І, у якому поставлена задача вирішується тим, що на поверхні золотої плівки сенсорного елемента формується тонкий (кілька нанометрів) покривний шар з оксиду ніобію. Цей шар, завдяки високому показнику заломлення покривного шару підсилює електромагнітне поле світлової хвилі в приповерхневій області та підвищує чутливість пристрою при рефрактометричних дослідженнях та при біосенсорному аналізі (Таблиця 2), а також, завдяки високій хімічній інертності та механічній стійкості оксиду ніобію підвищує стабільность та механічну стійкость сенсорного елемента.The closest analog of a useful model is an invention (patent of Ukraine Mo 113002 C2, Detector based on surface plasmon resonance, bul. Mo22, 2016, in which the task is solved by the fact that a thin (a few nanometers) is formed on the surface of the gold film of the sensor element coating layer of niobium oxide. This layer, due to the high refractive index of the coating layer, strengthens the electromagnetic field of the light wave in the near-surface region and increases the sensitivity of the device in refractometric studies and in biosensor analysis (Table 2), as well as, due to the high chemical inertness and mechanical stability of the oxide niobium increases the stability and mechanical resistance of the sensor element.

Таблиця 2Table 2

Склад та Рефрактометрична чутливість аф/дп Біосенсорна чутливість аф/дп при товщина шарів при зміні показника заломлення зміні показника заломлення біошару сенсорної плівки середовища від 1,33 до 1,36 товщиною 10 нм від 1,33 до 1,45Composition and refractometric sensitivity af/dp Biosensor sensitivity af/dp at the thickness of the layers at a change in the refractive index of a change in the refractive index of the biolayer of the sensor film of the medium from 1.33 to 1.36 with a thickness of 10 nm from 1.33 to 1.45

ПСТТИ т: ТТ ВИНИ ПОН КУ ЗОН ПО: ЖPSTTY t: TT VINY PON KU ZON PO: Zh

НМNM

Сенсорні елементи з покриттями Аш/МЬ2О5 були виготовлені шляхом термічного осадження плівки золота, магнетронного осадження тонкої плівки ніобію та її термічного окислення для формування плівки оксиду ніобію. Тестові дослідження показали значне підвищення чутливості та стабільність при проведенні досліджень та зберіганні сенсорних елементів.Sensor elements with As/Mb2O5 coatings were produced by thermal deposition of a gold film, magnetron deposition of a thin niobium film, and its thermal oxidation to form a niobium oxide film. Test studies have shown a significant increase in sensitivity and stability during research and storage of sensor elements.

Недоліком найближчого аналога є те, що загальноприйняті методики іммобілізації біохімічних молекул на поверхні золота, які застосовуються для біосенсорів на основі поверхневого плазмонного резонансу з плівками золота, не можуть бути перенесені на сенсорні елементи з поверхнею із оксиду ніобію. Відпрацювання нових методик іммобілізації біохімічних матеріалів на поверхні оксиду ніобію потребують розробок, наукомістких, працемістких та дорогих.The disadvantage of the closest analogue is that the generally accepted methods of immobilization of biochemical molecules on the surface of gold, which are used for biosensors based on surface plasmon resonance with gold films, cannot be transferred to sensor elements with a surface made of niobium oxide. Development of new methods of immobilization of biochemical materials on the surface of niobium oxide requires science-intensive, labor-intensive and expensive developments.

В основу даної корисної моделі поставлена задача створити такий пристрій, в якому б підвищення чутливості сенсорного елемента поєднувалося із забезпеченням іммобілізації біохімічних молекул безпосередньо на поверхні золота.The basis of this useful model is the task of creating such a device, in which increasing the sensitivity of the sensor element would be combined with ensuring the immobilization of biochemical molecules directly on the surface of gold.

Розрахунки показують, що поставлена задача вирішується осадженням на структуруCalculations show that the task is solved by deposition on the structure

Ай/Мр205 додаткової плівки золота товщиною 10 нм (мінімальна товщина суцільної плівки золота), тобто створенням сенсорної структури АшШМЬ2О5/Аи. Регулювання товщини плівкиAl/Mr205 of an additional gold film with a thickness of 10 nm (minimum thickness of a solid gold film), i.e., the creation of a sensor structure AsshMb2O5/Al. Film thickness adjustment

МЬ205 дозволяє змінювати чутливість сенсора (Таблиця 3).МБ205 allows you to change the sensitivity of the sensor (Table 3).

Таблиця З . Рефрактометрична чутливість Біосенсорна чутливість аф/дп приTable C. Refractometric sensitivity Biosensory sensitivity af/dp at

Склад та товщина шарів шк зміні показника заломлення сенсорної плівки аф/ап при зміні показника залом" біошару товщиною 10 нм від 1,33 лення середовища від 1,33 до 1,36 до 1,45The composition and thickness of the layers of the change in the refractive index of the af/ap sensor film with a change in the refractive index of the biolayer with a thickness of 10 nm from 1.33 to 1.33 to 1.36 to 1.45

АшЯвВНнМО111711111111111111101102111111711111111111111119611сСсС2СAshYavVNnMO11171111111111111111011021111111711111111111111119611сСсС2С

Аш/Мр»Ов/АШ, Зв/5ЛОНМІ 77777777111019911111111111111111111111111115СС1СAsh/Mr»Ov/ASH, Zv/5LONMI 777777771110199111111111111111111111111111115СС1С

НМNM

Схема детектора на основі поверхневого плазмонного резонансу наведена на графічному зображенні. Пристрій складається зі скляної призми (чипа) 1, на який нанесено шар золота 2.The scheme of the detector based on surface plasmon resonance is shown in the graphic image. The device consists of a glass prism (chip) 1, on which a layer of gold 2 is applied.

На шар 2 нанесено шар оксиду ніобію З та покривний шар золота 4.A layer of niobium oxide Z and a covering layer of gold 4 are applied to layer 2.

Для досягнення оптимальних умов роботи детектора на основі поверхневого плазмонного резонансу товщина нижньої плівки золота має складати 30-40 нм, товщина плівки Мр2О має складати 5-15 нм, товщина верхньої плівки золота - близько 10 нм.To achieve optimal operating conditions of the detector based on surface plasmon resonance, the thickness of the lower gold film should be 30-40 nm, the thickness of the Mr2O film should be 5-15 nm, and the thickness of the upper gold film should be about 10 nm.

Робота детектора на основі поверхневого плазмонного резонансу, що пропонується, основана на ефекті підсилення електромагнітного поля в проміжному шарі оксиду ніобію, який розташований між двома плівками золота, сумарна товщина яких та співвідношення товщинThe operation of the proposed surface plasmon resonance detector is based on the effect of amplifying the electromagnetic field in the interlayer of niobium oxide, which is located between two gold films, the total thickness of which and the ratio of thicknesses

Зо забезпечують оптимальні умови плазмонного резонансу та підвищення чутливості біосенсорних вимірювань, а наявність покривної плівки золота забезпечує проведення біохімічних досліджень по існуючим методикам імобілізації біохімічних матеріалів.ZO provide optimal conditions for plasmon resonance and increase the sensitivity of biosensor measurements, and the presence of a gold coating ensures biochemical research using existing methods of immobilization of biochemical materials.

Відмінною ознакою даної корисної моделі є створення покривної плівки золота на поверхні тонкого шару оксиду ніобію, який лежить на плазмонопідтримуючій плівці золота. Це забезпечує проведення біохімічних досліджень по існуючих методиках іммобілізації біохімічних матеріалів на поверхні покривної плівки золота, яка лежить поверх шару оксиду ніобію, який забезпечує підвищення чутливості поверхневого плазмонного резонансу детектора.A distinctive feature of this useful model is the creation of a coating film of gold on the surface of a thin layer of niobium oxide, which lies on a plasmon-supporting film of gold. This provides biochemical research based on the existing methods of immobilization of biochemical materials on the surface of the gold coating film, which lies on top of the niobium oxide layer, which provides an increase in the sensitivity of the surface plasmon resonance of the detector.

Тришарова тонкоплівкова структура Ац/Мр2О5/А!и на поверхні скляної призми чи пластини формується наступним чином.A three-layer thin-film structure of Ac/Mr2O5/A!y on the surface of a glass prism or plate is formed as follows.

Спочатку вакуумним осадженням проводиться виготовлення першої плівки золота товщиною 35-40 нм. Потім проводиться формування плівки оксиду ніобію товщиною 5-15 нм.First, the first gold film with a thickness of 35-40 nm is produced by vacuum deposition. Then a 5-15 nm thick niobium oxide film is formed.

Для цього, або методом магнетронного розпилення проводиться напилення плівки ніобію з наступним термічним її окисленням, або проводиться осадження плівки оксиду ніобію в плазмі магнетрона в суміші аргону та кисню. Потім наноситься покривна плівка золота товщиною 10 нм.For this, either a niobium film is sputtered by magnetron sputtering followed by its thermal oxidation, or a niobium oxide film is deposited in the magnetron plasma in a mixture of argon and oxygen. Then a 10 nm thick gold coating is applied.

Сучасний рівень тонкоплівкової технології дозволяє розробити та виготовити детектор на основі поверхневого плазмонного резонансу з тришаровим сенсорним елементом з проміжним шаром оксиду ніобію між двома плівками золота для потреб аналітичних біосенсорних досліджень.The modern level of thin-film technology makes it possible to develop and manufacture a detector based on surface plasmon resonance with a three-layer sensor element with an intermediate layer of niobium oxide between two gold films for the needs of analytical biosensor research.

Корисна модель може застосовуватись для якісного та кількісного аналізу в біохімії, імунології та біотехнології, зокрема, при експрес-тестуванні в медицині та ветеринарії, при моніторингу навколишнього середовища, контролі якості води та продуктів харчування, в фармакології, і т.д.The useful model can be used for qualitative and quantitative analysis in biochemistry, immunology and biotechnology, in particular, in rapid testing in medicine and veterinary medicine, in environmental monitoring, water and food quality control, in pharmacology, etc.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A detector based on surface plasmon resonance with a thin-film structure of As/MbgO5 on the surface of the sensor element, which is distinguished by the fact that a coating layer of gold is additionally introduced with the creation of a thin-film structure of Ac/Mr2gO5/Al.

DY o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o m a : x y 3 IZ Z "SHU, is l.

X I Z I Z : th Z Z Z ! I ate about the uni tyu kn not kuhni no inn nir vnono