重庆大学光电工程学院陈显平教授团队在表面等离子共振光学传感器研究取得重要进展

2019年1月1日,重庆大学光电工程学院陈显平教授课题组在生物电子领域著名学术期刊上发表了研究论文,从理论机理上深入探索了光热效应对光学SPR传感器检测性能的影响。

201911日,重庆大学光电工程学院陈显平教授课题组在生物电子领域著名学术期刊《Biosensors and Bioelectronics》(影响因子:8.173)上发表了题为《表面等离子共振光学传感器石墨烯/金功能层的光热效应研究:多尺度模拟》(“Photothermal Effects Induced by Surface Plasmon Resonance at Graphene/Gold Nanointerfaces: A Multiscale Modeling Study”)的研究论文,从理论机理上深入探索了光热效应对光学SPR传感器检测性能的影响。

表面等离子体共振(SPR)传感器广泛用于研究高灵敏度、无标记操作和分子相互作用检测系统等领域。SPR检测方法在无标记疾病检测分析领域展示出了巨大潜力,然而当SPR传感器等离子体共振时,金属/电介质纳米界面处的温度会由于电磁能量热释放而迅速升高,功能层界面温度的变化会影响传感器的工作状态,并影响生物分子的吸收/解吸速率。因此,迫切需要了解等离子体共振工程中的光热效应机理和以及最佳工作温度,以探索开发新时代的SPR传感器并推动其早日走向实际应用。

重庆大学光电工程学院陈显平教授团队在表面等离子共振光学传感器研究取得重要进展

陈显平教授团队提出一种结合密度泛函理论和分子动力学的多尺度模拟方法,以探讨石墨烯/金SPR传感器的理论机制并定量分析了光热效应的影响。在研究中,建立了金和石墨烯薄膜的温度与介电常数之间的关系。分析了石墨烯/金纳米界面SPR平台的传感性能随层厚和介电常数的变化。结果表明石墨烯/SPR传感器的灵敏度和检测精度可在0600K的温度范围内调节。本文研究的方法和结果对理解金属/二维材料界面的SPR现象有进一步促进,并对分析化学和生物医学应用的SPR平台的实现和优化有重要意义。重庆大学光电工程学院硕士研究生庞久和重庆大学电气工程学院陶璐琪研究员为论文共同第一作者,重庆大学光电工程学院陈显平教授为论文的通讯作者,该研究成果得到了国家自然科学基金、重庆市重大产业专项、重庆市重点专项以及重庆大学人才专项基金支持。

近年来,陈显平教授团队以典型“微纳传感器与功率半导体器件”为研究体系,着重从多尺度、多物理建模角度去实现“从微观机理的探寻到微纳器件的行为表征与控制”,以缩短研发周期,降低研发成本,取得了一系列成果。陈显平教授团队在Nature Communications, ACS Nano, Biosensors and BioelectronicsNanoscaleApplied materials todaySensors and Actuators ChemicalIEEE Electron Device Letters等期刊发表了多篇高水平论文。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.bios.2018.11.007

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