Оценка резонансных характеристик однослойных плазмонных сенсоров в жидких средах аппроксимацией Фано в видимом и инфракрасном диапазонах
Автор: Нестеренко Дмитрий Владимирович, Павелкин Роман Анатольевич, Хаяши Шинджи
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 4 т.43, 2019 года.
Бесплатный доступ
В работе рассматриваются слоистые сенсорные структуры, поддерживающие возбуждение мод поверхностных плазмон-поляритонов в задачах детекции изменений в средах таких растворителей, как вода, этанол, изопропанол. В рассматриваемых структурах моды плазмон-поляритонов распространяются вдоль границ раздела сред металл / растворитель. Анализ характеристик резонансного отклика мод плазмон-поляритонов проводится на основе аппроксимации Фано в рамках теории связанных мод в видимом и инфракрасном диапазонах. В случае использования этанола и изопропанола как детектируемых сред выявлены области достижения максимальной чувствительности и усиления поля в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне, что открывает возможности применения плазмонных структур в сенсорике вне областей поглощения воды.
Нанофотоника, плазмоника, мода поверхностного плазмон-поляритона, слоистые структуры, резонанс фано, сенсорика
Короткий адрес: https://sciup.org/140246491
IDR: 140246491 | DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-4-596-604
Список литературы Оценка резонансных характеристик однослойных плазмонных сенсоров в жидких средах аппроксимацией Фано в видимом и инфракрасном диапазонах
- Raether, H. Surface plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings / H. Raether. - Berlin, New York: Springer-Verlag, 1988.
- Homola, J. Present and future of surface plasmon resonance biosensors / J. Homola // Analytical and Bioanalytical Chemistry. - 2003. - Vol. 377, Issue 3. - P. 528-539.
- Nenninger, G.G. Data analysis for optical sensors based on spectroscopy of surface plasmons / G.G. Nenninger, M. Piliarik, J. Homola // Measurement Science and Technology. - 2002. - Vol. 13. - P. 2038-2046.
- Chen, Y. Review of surface plasmon resonance and localized surface plasmon resonance sensor / Y. Chen, H. Ming // Photonic Sensors. - 2012. - Vol. 2, Issue 1. - P. 37-49.
- Homola, J. Surface plasmon resonance based sensors / J. Homola, J. Dostálek. - Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2006. - 251 p.
- Agranovich, V.M. Surface polaritons: electromagnetic waves at surfaces and interfaces / V.M. Agranovich, D.L. Mills. - Amsterdam, New York: North-Holland Publishing Company, 1982. - 717 p.
- Adato, R. In-situ ultra-sensitive infrared absorption spectroscopy of biomolecule interactions in real time with plasmonic nanoantennas / R. Adato, H. Altug // Nature Communications. - 2013. - Vol. 4. - 2154.
- Herminjard, S. Surface plasmon resonance sensor showing enhanced sensitivity for CO2 detection in the mid-infrared range / S. Herminjard, L. Sirigu, H.P. Herzig, E. Studemann, A. Crottini, J.P. Pellaux, T. Gresch, M. Fischer, J. Faist // Optics Express. - 2009. - Vol. 17, Issue 1. - P. 293-303.
- Neubrech, F. Plasmonic enhancement of vibrational excitations in the infrared / F. Neubrech, A. Pucci // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. - 2013. - Vol. 19, Issue 3. - 4600809.
- Sondergaard, T. Surface-plasmon polariton resonances in triangular-groove metal gratings / T. Sondergaard, S.I. Bozhevolnyi // Physical Review B. - 2009. - Vol. 80, Issue 19. - 195407.
- Otto, A. Excitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection / A. Otto // Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei. - 1968. - Vol. 216, Issue 4. - P. 398-410.
- Kretschmann, E. Notizen: Radiative decay of nonradiative surface plasmons excited by light / E. Kretschmann, H. Raether // Zeitschrift für Naturforschung A. - 1968. - Vol. 23. - P. 2135-2136.
- Katsidis, C.C. General transfer-matrix method for optical multilayer systems with coherent, partially coherent, and incoherent interference / C.C. Katsidis, D.I. Siapkas // Applied Optics. - 2002. - Vol. 41, Issue 19. - P. 3978-3987.
- Nesterenko, D.V. Resolution estimation of the Au, Ag, Cu, and Al single- and double-layer surface plasmon sensors in the ultraviolet, visible, and infrared regions / D.V. Nesterenko, Z. Sekkat // Plasmonics. - 2013. - Vol. 8, Issue 4. - P. 1585-1595. -
- DOI: 10.1007/s11468-013-9575-1
- Nesterenko, D.V. Asymmetric surface plasmon resonances revisited as Fano resonances / D.V. Nesterenko, S. Hayashi, Z. Sekkat // Physical Review B. - 2018. - Vol. 97, Issue 23. - 235437. -
- DOI: 10.1103/PhysRevB.97.235437
- Physical acoustics: Principles and methods / W.P. Mason, R.N. Thurston. - Vol. 6. - New York: Academic Press, 1970. - 386 p.
- Gallinet, B. Ab initio theory of Fano resonances in plasmonic nanostructures and metamaterials / B. Gallinet, O.J.F. Martin // Physical Review B. - 2011. - Vol. 83, Issue 23. - 235427.
- Homola, J. Surface plasmon resonance sensors for detection of chemical and biological species / J. Homola // Chemical Reviews. - 2008. - Vol. 108, Issue 2. - P. 462-493.
- Querry, M.R. Optical constants of minerals and other materials from the millimeter to the ultraviolet / M.R. Querry. - Aberdeen Proving Ground, Md.: US Army Armament, Munitions & Chemical Research, Development & Engineering Center, 1987.
- Palik, E.D. Handbook of optical constants of solids / E.D. Palik. - Orlando: Academic Press, 1984.
- Rakić, A.D. Algorithm for the determination of intrinsic optical-constants of metal-films: application to aluminum / A.D. Rakić // Applied Optics. - 1995. - Vol. 34, Issue 22. - P. 4755-4767.
- Segelstein, D.J. The complex refractive index of water: M.S. thesis / D.J. Segelstein. - Kansas City: Department of Physics, University of Missouri, 1981. - 166 p.
- Sani, E. Spectral optical constants of ethanol and isopropanol from ultraviolet to far infrared / E. Sani, A. Dell'Oro // Optical Materials. - 2016. - Vol. 60. - P. 137-141.
