Ultrasensitive biosensors using enhanced Fano resonances in capped gold nanoslit arrays.
Ultrasensitive biosensors using enhanced Fano resonances in capped gold nanoslit arrays.
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DOI：
10.1038/srep08547
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发表时间：
2015-02-24
影响因子：
4.6
通讯作者：
Wei PK
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lee KL;Huang JB;Chang JW;Wu SH;Wei PK
基于纳米结构的传感器能够用于生物医学应用的灵敏和无标记检测。然而，期望能够利用高通量和低成本制造技术进行高灵敏度检测的等离子体传感器。我们发现，由热压纳米压印方法在聚合物薄膜上制作的加盖金纳米狭缝阵列可以产生非常尖锐的横向磁极化波的非对称共振。纳米缝中的腔共振模式与周期性金属表面上的表面等离子体共振模式之间的Fano耦合增强，形成了超小线宽。在最佳狭缝长度和宽度下，Fano模的半峰全宽仅为3.68 nm。 波长灵敏度为926 nm/RIU为60 nm宽和1,000 nm周期的纳米缝。 品质因数高达252。所得值高于棱镜耦合SPR传感器的理论估计上限和先前报道的阵列传感器的高品质因数。此外，该结构具有高达48，117%/RIU的光强灵敏度。
Nanostructure-based sensors are capable of sensitive and label-free detection for biomedical applications. However, plasmonic sensors capable of highly sensitive detection with high-throughput and low-cost fabrication techniques are desirable. We show that capped gold nanoslit arrays made by thermal-embossing nanoimprint method on a polymer film can produce extremely sharp asymmetric resonances for a transverse magnetic-polarized wave. An ultrasmall linewidth is formed due to the enhanced Fano coupling between the cavity resonance mode in nanoslits and surface plasmon resonance mode on periodic metallic surface. With an optimal slit length and width, the full width at half-maximum bandwidth of the Fano mode is only 3.68 nm. The wavelength sensitivity is 926 nm/RIU for 60-nm-width and 1,000-nm-period nanoslits. The figure of merit is up to 252. The obtained value is higher than the theoretically estimated upper limits of the prism-coupling SPR sensors and the previously reported record high figure-of-merit in array sensors. In addition, the structure has an ultrahigh intensity sensitivity up to 48,117%/RIU.
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