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表面等离子体光子学的历史与使用领域(3)

来源:学术堂 作者:原来是喵
发布于:2016-11-04 共3823字
  在电子电路中,传送电子信号的媒介是电线,而在表面等离子体电路中,传送表面等离子体信号的方式为波导。图5(a)为表面等离子体波导其中一范例,使用金属性沟槽可使得表面等离子体在其中传播,称为通道型表面等离子体极化(Channel Plasmon Polaritons),而在两者间有一环形结构,此结构可与通道内的表面等离子体耦合,并且具有滤波器的特性。图5(b)和(c)可看出其引导不同波长的光束至不同方向,其波长差只有40nm,滤波效果显着。
  
  (a)两条金属性沟槽作为表面等离子体的波导
  
  2.2 生物检测
  
  表面等离子体共振效应已被广泛应用于生物检测上,其中部分研究着重在测量共振条件的改变以侦测待测物质是否存在。其原理为存在于激发介电质、金属表面等离子体的条件与介电质及金属的组成有关,当环境中有其他物质存在于该介电质时,则等效介电常数,即共振条件将被改变。以目前的技术而言,最小可侦测到折射的改变量约为3×10-7[12]77-79.
  
  目前已商业化的表面等离子生物检测技术主要是利用介电常数较高的物质产生内部全反射消散场作为激发源的方式来激发表面等离子体共振。当介质改变时,则产生全反射而激发表面等离子体共振的角度也发生改变。我们便可由该角度的变化量得知待测物质是否存在。
  
  另一种方法为利用表面等离子体共振以产生灵敏相位差。如图6所示[13]7-8.此方法基于干涉仪加入表面等离子效应加以改良而成。当待测物质附着在金属层时,产生的表面等离子基元共振将影响在波导层传播的导波,通过测量此导波的相位差即可知待测物质是否存在。
  
  感测结构示意图
表面增强式拉曼散射光谱
隐形材料应用于太空船之示意图
  
  表面等离子体也可以应用于表面增强式拉曼散射光谱。当分子被吸附在一片粗糙金属表面时,我们可观察到拉曼信号可增强5~6个数量级。其增强的原因是粗糙的金属表面可产生沿着界面传播的表面等离子基元效应,当传播至另一不平处,一部分能量将转变为电磁波而传播至远场,最后被侦测器接收。由于分子被吸附于金属表面,其共振频率将发生改变,而不同分子将具有不同的共振频率,因此我们可借助侦测到的光谱得知不同分子的存在。
  
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