納米天線在生物檢測和波束控制中的應用.pdf

1、光學天線作為一種典型的光學傳感器，在光頻段中有助于影響和調(diào)節(jié)光的輻射特性。到目前為止，光學天線的相關研究已經(jīng)受到越來越多的關注，主要集中在超衍射極限成像、新型近場光學探針、太陽能的轉(zhuǎn)化效率、納米尺度內(nèi)光信息的傳播控制、納米光刻等多個領域。
　　生物傳感器是一種對生物物質(zhì)比較敏感并且可以將其轉(zhuǎn)化為電信號輸出的裝置，主要包含兩個部分：分子識別部分和轉(zhuǎn)換部分。這里的生物物質(zhì)包含組織、微生物、酶、抗體等等。傳感器的分子識別部分檢測到目標分

2、析物和固定化生物材料之間的相互作用，然后轉(zhuǎn)換部分將其產(chǎn)生的物理化學、光學、壓電、熱、聲、磁等信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出。目前生物傳感器研究中的一個不斷發(fā)展的技術就是利用光學天線實現(xiàn)無標記和實時分子識別。由于其具有免標記、最小化的干擾和實時監(jiān)控等優(yōu)點，基于表面等離子體共振的納米天線生物檢測技術越來越受到科研工作者的關注。
　　本論文提出的納米天線采用經(jīng)典的金屬/介質(zhì)/金屬三明治結構，通過干法或濕法刻蝕工藝形成寬度漸變的光柵。當特定波長的光

3、束垂直入射到結構的表面時，將會在金屬與介質(zhì)的交界面上產(chǎn)生強烈的表面等離子體共振，透射光譜也因此產(chǎn)生明顯的共振波峰。當放置不同折射率的生物樣本在結構表面時，透射光譜共振波峰的位置會發(fā)生相應的平移，即可對不同折射率的生物樣本進行檢測。更重要的是本論文將拓撲絕緣體材料Bi2Se3引入三明治結構的中間介質(zhì)層，通過化學方法改變Bi2Se3的存在狀態(tài)，使其從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，折射率等光學性質(zhì)會發(fā)生改變，從而還能夠?qū)崿F(xiàn)波束的動態(tài)調(diào)諧。
　　本論