项目名称: 基于多波长共振的表面等离激元传感的研究

项目编号: No.61475005

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 陈建军

作者单位: 北京大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 超高灵敏度、超小尺寸的传感器件是目前集成光学传感领域的研究热点之一。表面等离激元是局域在金属表面的电磁波,具有亚波长束缚和巨大的局部场增强效应,因此被广泛应用于生物化学传感技术中。目前基于表面等离激元的高灵敏度传感器件易受环境噪声的干扰,从而影响了它们的测量精度和应用前景。本项目拟针对环境噪声问题,重点瞄准如何利用金属纳米腔中的多波长共振及其耦合效应来实现对环境噪声免疫的、高灵敏度的、高精度的传感测量,从而拓展表面等离激元传感器件在实际复杂环境中的应用范围。这种超小的传感器件容易在芯片内集成,可为国民经济中食品工业、医学工程、材料工程、环境保护等领域提供高灵敏度的、高精度的微剂量检测。研究内容包括:金属表面上纳米腔结构中多波导模式和多共振模式的产生及相互耦合机制的理论研究,金属表面上纳米腔结构的加工和制备,金属纳米腔的光学表征,对环境噪声免疫的高灵敏度、高精度的传感测量。

中文关键词: 光与物质相互作用;金属纳米结构;表面等离激元;传感器;法诺共振

英文摘要: Ultra-high sensitive and ultra-small sensors attract tremendous attention in the area of integrated optical sensing recently. Surface plasmon polaritons (SPPs) are electromagnetic fields confined along the metal surface. Because of their subwavelength confinements and enormous field enhancements, the SPPs have important applications in the biological and chemical sensor technology. The optical sensors based on the SPPs exhibited high sensitivities, but they could not eliminate the influence and disturbance of the environment noise. This largely affects the measurement accuracy and limits the applications of the SPP sensors. Aiming at the environment noise, this project will mainly focus on how to use the multi-wavelength resonances and their strong coupling effects in the metal nano-resonator to realize ultra-high sensitive SPP sensors, which are immune to the environment noise. This strategy can broaden the applications of the SPP sensors in real complicated environments. Moreover, these ultra-small SPP sensors can be integrated into chips. Thus, they may find important applications in many areas of the national economy, such as the food industry, medicine engineering, material engineering, and environmental protection. The content of the project contains the theoretical study of the multi-wavelength resonances and coupling effect in the metal nano-resonator, the fabrications of the metal nano-resonator on the metal surface, the optical measurement of the metal nano-resonator, and the accurate sensing measurement immune to the environment noise.

英文关键词: light-matter interaction;metallic nano-structure;surface plasmon polaritons;sensor;Fano resonance

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