Fano Resonance in Waveguide Coupled Surface Exciton Polaritons: Theory and Application in Biosensor
Fano Resonance in Waveguide Coupled Surface Exciton Polaritons: Theory and Application in Biosensor
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波导耦合表面激子极化子中的法诺共振：理论及其在生物传感器中的应用
DOI：
10.3390/s18124437
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发表时间：
2018-12
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Xiang Yuanjiang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhu Jiaqi;Gan Shuaiwen;Ruan Banxian;Wu Leiming;Cai Houzhi;Dai Xiaoyu;Xiang Yuanjiang
表面激子极化激元（SEP）是三种主要的基本激发之一：声子、等离子体激元和激子。它们沿着晶体和介电介质的界面传播。表面激子极化激元在新型传感器和光学器件方面占有重要地位。在本文中，我们通过将平面波导模式（WGM）和SEP模式与Cytop（全氟（1-丁烯基乙烯基醚））和J-聚集花青染料耦合，实现了尖锐的法诺共振（FR）。在分析了耦合机制和局部场增强之后，我们将我们的结构应用于成像生物传感器。结果表明，该传感器的最大成像灵敏度可高达 5858 RIU−1，是基于金属的经典 FR 的三倍多。 J-聚集花青染料具有超高灵敏度、简单的制造工艺和较低的成本的生物传感器为我们提供了贵金属表面等离子体共振传感器的最合适替代品，并为新传感技术和生物研究的应用铺平了道路。
Surface exciton polaritons (SEPs) are one of the three major elementary excitations: Phonons, plasmons and excitons. They propagate along the interface of the crystal and dielectric medium. Surface exciton polaritons hold a significant position in the aspect of novel sensor and optical devices. In this article, we have realized a sharp Fano resonance (FR) by coupling the planar waveguide mode (WGM) and SEP mode with Cytop (perfluoro (1-butenyl vinyl ether)) and J-aggregate cyanine dye. After analyzing the coupling mechanism and the localized field enhancement, we then applied our structure to the imaging biosensor. It was shown that the maximum imaging sensitivity of this sensor could be as high as 5858 RIU−1, which is more than three times as much as classical FR based on metal. A biosensor with ultra-high sensitivity, simple manufacturing technique and lower cost with J-aggregate cyanine dye provides us with the most appropriate substitute for the surface plasmon resonance sensors with the noble metals and paves the way for applications in new sensing technology and biological studies.
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