基于金屬納米顆粒的光纖生物傳感研究.pdf

1、由于納米尺度的材料和生物高分子、蛋白質(zhì)、核酸等具有相同的尺寸量級(jí)，并且納米材料具有獨(dú)特的光學(xué)、磁學(xué)、電子學(xué)及力學(xué)特性，因此它們成為了生物科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。金、銀等重金屬納米顆粒，具有特殊的光吸收、散射特性，這些特性在很多應(yīng)用中為檢測(cè)生物分子提供了一個(gè)有效的途徑。 本文對(duì)目前的光纖生物傳感及納米生物傳感技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹和比較分析，對(duì)基于金屬納米顆粒的光纖生物傳感技術(shù)進(jìn)行了全面的理論分析和仿真研究。首先從理論上分析了金屬納米顆粒

2、的局部表面等離子體共振（LSPR）行為，并討論其在生物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用；然后采用近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的離散偶極近似（DDA）算法，求解Maxwell方程組，從數(shù)值計(jì)算的角度分析了金屬納米顆粒的尺寸、形狀對(duì)其傳感靈敏度的影響。 研究結(jié)果表明： （1）金屬納米顆粒的消光譜對(duì)于周圍介質(zhì)的介電特性具有很高的靈敏度，當(dāng)環(huán)境的折射率增加時(shí)，納米顆粒的共振吸收峰將產(chǎn)生紅移； （2）吸收峰的峰值波長(zhǎng)λmax與外部介電介質(zhì)的折射率成近似的