Оптический сенсор на основе плазмон-индуцированной прозрачности и Фано-резонансов.

Оптический сенсор на основе плазмон-индуцированной прозрачности и Фано-резонансов предназначен для измерения малых концентраций искомых молекул в жидких и газовых средах. Данные измерения основаны на регистрации показателя преломления среды, прилегающей к рабочей поверхности сенсора. Сенсор состоит из оптической призмы, соединённой через иммерсионную жидкость со стеклянной пластиной, на противоположную от призмы сторону которой нанесены металлический слой, за которым следует разделительный диэлектрический слой с меньшим показателем преломления чем у пластины или призмы. За разделительным слоем следует диэлектрический волноводный слой с большим показателем преломления, чем у разделительного слоя. Вместо призмы и иммерсионной жидкости может быть использована дифракционная решётка для возбуждения поверхностного плазмона. В результате интерференционных эффектов полей, одно из которых – поле поверхностного плазмона и другого поля, отражённого от внешней границы оптического волновода, граничащего с анализируемой областью, происходит явление плазмон – индуцированной прозрачности или Фано-резонансов, выраженное в чрезвычайно узких спектрах отражённого выходного излучения, что в свою очередь приводит к значительному увеличению чувствительности прибора при амплитудной интеррогации. Кроме того, для предания селективных свойств сенсору на волноводном слое может содержаться тонкий абсорбирующий полупроводниковый слой или слой графена, оксида графена, способные селективно связывать на своей поверхности искомые молекулы. Так же адсорбирующий слой, помимо полупроводникового материала, может быть выполнен из плёнки восстановленного оксида графена. При этом, данные слои способны менять свой показатель преломления в зависимости от концентрации адсорбированных на их поверхности искомых молекул. Помимо того, тонкий слой на поверхности волновода может быть использован как связующий слой с молекулами-лигандами, способными селективно связывать искомые молекулы аналита. Данный связующий слой может быть выполнен из полупроводникового материала, или из графена, оксида графена, или плёнки из однослойных и многослойных углеродных нанотрубок. Вместо присоединения к связующему слою (полупроводниковый материал, графен, оксид графена) молекул-лигандов, к нему могут присоединяться комплексы лиганд – наночастица. Комплексный показатель преломления наночастицы отличается от показателя преломления белка. При взаимодействии данного комплекса с молекулой аналита происходит десорбция всей системы – лиганд – наночастица – аналит с рабочей поверхности, что приводит к значительному изменению показателя преломления прилегающий к рабочей поверхности области и повышает чувствительность прибора.