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应用:表面等离子体共振光谱

点击次数:713 发布时间:2020-03-19

应用:表面等离子体共振光谱

表面等离子体共振(SPR)光谱以及对应的局部表面等离子体共振(LSPR)光谱,已被认为是标记化学和生物传感以及纳米结构表征的宝贵工具。SPR光谱学常见的应用是在生物传感领域,尤其是键和力的研究,例如抗体-抗原相互作用。 另一方面,LSPR光谱主要用作痕量分子检测的信号增强技术。

实例探究

光纤SPR探头

现在,将SPR传感器集成到光纤探头中,可以在危险环境中部署目标传感器。这些探头通常是通过剥去一部分光纤的包层,然后在该部分上涂敷一层金属膜层,然后再涂敷一层介电膜层来生产的。位于德里的印度理工学院的一个小组最近发表了使用此类型探头的研究结果,他们在光纤芯上先镀一层银,然后再镀一层氧化锌用来检测氯气[1]。在他们的实验中,他们把Avantes公司的AvaLight-HAL卤钨灯发出的宽谱光耦合到探头中。当氯气分子与氧化锌相互作用时,会导致生成氯化锌,改变相对介电常数,从而改变表面等离子体的波长。由于一小部分光可以在光纤的包层内传播,因此导致透过光谱发生变化,他们使用了Avantes公司的AvaSpec-ULS3648-USB2光纤光谱仪进行了测量。下图1显示了测得的光谱随氯气浓度的变化,检测范围为10ppm100ppm

1:各种浓度的氯气的透射光谱和峰值波长移动与气体浓度的函数关系。[1]

 

LSPR的纳米表征

LSPR光谱学是一种强大的表征工具,因为它高度依赖于颗粒或基底材料的纳米结构。最近,匈牙利的研究人员利用了LSPR吸收光谱的线宽高度依赖于纳米颗粒均匀性这一事实进行了一项科学研究[2]。在他们的实验中,研究人员用溅射法镀了四种不同厚度的金纳米颗粒膜,其估计的膜层厚度分别为7.5 nm12.5 nm15 nm30 nm。然后,他们使用Avantes公司的 Avaspec-ULS2048-4DT-USB2(四通道高分辨率光谱仪)和Avalight DHS-卤素灯光源来测量四个样品在空气(n = 1),水(n = 1.33)和油(n = 1.616)中的吸收光谱。从图2中可以清楚地看出膜层厚度与表面等离振子共振光谱的FWHM之间的关系,表明随着膜层厚度的增加,纳米颗粒尺寸的变化自由度更高。

 

2四种不同厚度的溅射法金纳米颗粒膜的FWHM值与环境折射率的函数。[2]

总结

以上示例只是SPRLSPR光谱许多应用中的两个,它们被广泛用于从生物和化学传感器到材料表征。此外,高分辨率、低噪声的模块化光纤光谱仪的出现使新型SPRLSPR传感器从实验室过渡到现场应用。Avantes公司的AvaSpec光纤光谱仪非常适合集成到OEM系统中,特别是那些需要高速、连续测量(例如生物和化学危害品检测)的系统。上面讨论的所有光谱仪还有OEM版本的模块,可以集成到即插即用的实验室传感设备中,还可以作为现有实验室设备的附加功能模块。这些单元可以通过USB,以太网,以及Avantes AS7010 EVO电路板的本机数字和模拟输入/输出功能,可提供与其他设备的接口。此外,Avantes AvaSpec DLL软件开发包以及在DelphiVisual BasicC#,C ++LabViewMatLab和其他编程环境中的示例程序,使用人能够在自己的应用程序中开发代码。

 

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