(19)国家知识产权局
(12)发明 专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请 号 202210620481.0
(22)申请日 2022.06.02
(71)申请人 南京邮电大 学
地址 210003 江苏省南京市栖霞区文苑路9
号
(72)发明人 施伟华 上官铭宇
(74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限
公司 32224
专利代理师 母秋松
(51)Int.Cl.
G01N 21/552(2014.01)
G01N 21/01(2006.01)
G02B 5/00(2006.01)
(54)发明名称
金属纳米粒子增强表面等离子体共振的传
感结构
(57)摘要
本发明公开了一种金属纳米粒子增强表面
等离子体共振的传感结构, 包括: 光子晶体光纤,
光子晶体光纤采用 D型结构设计, 光子晶体光纤
内设置有外层空气孔、 内层空气孔, 最内圈设置
有内层空气孔, 最内圈向外依次设置有多圈外层
空气孔, 相邻圈的相邻空气孔圆心之间的间距为
2μm, 外层空气孔直径是间距的0.75倍; 内层空
气孔直径是外层空气孔直径的0.8倍; 光子晶体
光纤的抛磨面上涂覆金属薄膜, 金属薄膜表面上
修饰有金属纳米粒子, 相邻的金属纳米粒子的间
距为金属纳米粒子直径的3.2倍。 本发明灵敏度
高、 响应速度快、 尺寸小、 易于集成, 在生物分子
检测等领域具有潜在的应用前 景。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
CN 115032177 A
2022.09.09
CN 115032177 A
1.一种金属纳米粒子增强表面等离子体共振的传感结构, 其特征在于: 包括: 光子晶体
光纤, 光子晶体光纤采用D型结构设计, 光子晶体光纤内设置有外层空气孔、 内层空气孔, 最
内圈设置有内层空气孔, 最内圈向外依 次设置有多圈外层空气孔, 相邻圈的相邻空气孔圆
心之间的间距 为2 μm, 外层空气孔直径是间距的0.75倍; 内层空气孔直径是外层空气孔直径
的0.8倍; 光子晶体光纤的抛磨面上涂覆金属薄膜, 金属薄膜表面上修饰有金属纳米粒子,
相邻的金属纳米粒子的间距为金属纳米粒子直径的3.2倍。
2.根据权利要求1所述的金属纳米粒子增强表面等离子体共振的传感结构, 其特征在
于: 所述光子晶体光纤采用二氧化硅材质。
3.根据权利要求1所述的金属纳米粒子增强表面等离子体共振的传感结构, 其特征在
于: 所述金属薄膜采用金 材质, 金属薄膜厚度为 45nm。
4.根据权利要求1所述的金属纳米粒子增强表面等离子体共振的传感结构, 其特征在
于: 所述金属纳米粒子采用球形纳米粒子 。
5.根据权利要求1所述的金属纳米粒子增强表面等离子体共振的传感结构, 其特征在
于: 所述金属纳米粒子采用金 材质, 金属纳米粒子直径为12nm。
6.根据权利要求1所述的金属纳米粒子增强表面等离子体共振的传感结构, 其特征在
于: 一圈内层空气孔外套 有四圈外层空气孔, 每一圈空气孔按六边形 结构进行分布。权 利 要 求 书 1/1 页
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CN 115032177 A
2金属纳米粒子增强表面等离 子体共振的传感结构
技术领域
[0001]本发明涉及 一种金属纳米粒子增强表面等离子体共振的传感结构, 属于光学传感
技术领域。
背景技术
[0002]表面等离子体共振 (Surface Plasmon Resonance, SPR) 是一种存在于金属与电介
质界面的物理光学现象, 即入射到金属与电介质界面的满足特定条件的电磁波与金属表面
等离子波发生共振耦合的现象。 宏观表现为在光谱中出现共振 峰。 当环境折射率发生改变
时, 共振峰会产生一定的偏移, 通过测量偏移量可以实现对环境折射率的检测。 因此SPR常
被应用于传感技 术中。
[0003]SPR传感技术具有免标记、 实时检测以及高灵敏度等优点, 并且能够对生物分子进
行检测, 因此被广泛地应用于医疗诊断、 药物筛 选以及环境检测等领域。
[0004]常见的SPR传感结构可以分为棱镜型、 光栅型以及光纤型传感结构。 其中棱镜型传
感结构由于包含了棱镜系统, 其存在体积 较大, 因而 无法进入较狭小的区域进 行检测, 以及
无法实现集成化和长距离实时动态检测的局限性。 光栅型传感结构则存在易在传输谱中出
现多峰现象, 而使得参考波峰 的选取较为困难的问题。 相比之下, 光纤型传感结构具有体积
小以及易于集成等特点。 但目前基于SPR的光纤型传感结构与生物分子结合率较低, 并且作
为生物传感的灵敏度还有较大 的发展空间, 如何将SPR的光纤型传感结构与生物分子更好
的结合, 是本领域 技术人员急需要解决的技 术问题。
发明内容
[0005]目的: 为了克服现有技术中存在的不足, 本发明提供一种金属纳米粒子增强表面
等离子体共振的传感结构, 通过在金属薄膜表面修饰金属纳米粒子, 利用金属纳米粒子与
金属薄膜之间的场增强效应, 实现传感性能的提升 。
[0006]技术方案: 为 解决上述 技术问题, 本发明采用的技 术方案为:
一种金属纳 米粒子增强表面等离子体共振的传感结构, 包括: 光子晶体光纤, 光子
晶体光纤采用D型结构设计, 光子晶体光纤内设置有外层空气孔、 内层空气孔, 最内圈设置
有内层空气孔, 最内圈向外依 次设置有多圈外层空气孔, 相邻圈的相邻空气孔圆心之间的
间距为2 μm, 外层空气孔直径是间距的0.75倍; 内层空气孔直径是外层空气孔直径的0.8倍;
光子晶体光纤的抛磨面上涂覆金属薄膜, 金属薄膜表面上修饰有金属纳米粒子, 相邻的金
属纳米粒子的间距为金属纳米粒子直径的3.2倍。
[0007]作为优选方案, 所述 光子晶体光纤采用二氧化硅材质。
[0008]作为优选方案, 所述金属薄膜采用金 材质, 金属薄膜厚度为 45nm。
[0009]作为优选方案, 所述金属纳米粒子采用球形纳米粒子 。
[0010]作为优选方案, 所述金属纳米粒子采用金 材质, 金属纳米粒子直径为12nm。
[0011]作为优选方案, 一圈内层空气孔外套有四圈外层空气孔, 每一圈空气孔按六边形说 明 书 1/3 页
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专利 金属纳米粒子增强表面等离子体共振的传感结构
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