Published December 1, 2019
| Version v1
Publication
Visible to near infrared highly sensitive microbiosensor based on surface plasmon polariton with external sensing approach
- 1. Peking University
- 2. Vellore Institute of Technology University
Description
We propose a simple geometric, highly responsive and miniaturized surface plasmon polariton microbiosensor using a photonic quasicrystal fiber. Here, we consider gold as plasmonic material as the external coating for exciting the surface plasmon to detect the refractive index of the external analyte sensing to facilitate the practical realization. Further, we carry out detailed characteristics evaluations such as wavelength and amplitude sensitivities, resolution, full-width at half maximum, the figure of merit, signal to noise ratio and detection limit for both 6-fold and 8-fold plasmonic sensors. The proposed 6 and 8-fold sensors show a maximum sensitivity of 28,000 nm/RIU for an analyte range of 1.41–1.42 and 27,000 nm/RIU for an analyte range of 1.4–1.41, respectively. While the figure-of-merit of the 6-fold sensor is 491, for the 8-fold sensor, it is 231. Besides, the structural parameters and the arrangements of the air-holes in cladding region add to the sensing performance. The proposed sensing systems operate for a wide range of wavelengths from 600 to 1300 nm. Thus, the proposed sensors might turn out to be promising candidates for the refractive index-based biological and chemical detections.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نقترح مستشعر ميكروبي للبولاريتون السطحي البسيط الهندسي عالي الاستجابة والمصغر باستخدام ألياف شبه بلورية فوتونية. هنا، نعتبر الذهب كمادة بلازمونية مثل الطلاء الخارجي لإثارة البلازمون السطحي للكشف عن معامل الانكسار لاستشعار التحليل الخارجي لتسهيل الإدراك العملي. علاوة على ذلك، نقوم بإجراء تقييمات تفصيلية للخصائص مثل حساسيات الطول الموجي والسعة، والدقة، والعرض الكامل بنصف الحد الأقصى، وشكل الجدارة، ونسبة الإشارة إلى الضوضاء، وحد الكشف لكل من مستشعرات البلازمونيك ذات 6 أضعاف و 8 أضعاف. تُظهر المستشعرات المقترحة ذات 6 و 8 أضعاف حساسية قصوى تبلغ 28000 نانومتر/وحدة تحليلية لنطاق تحليلي يتراوح بين 1.41-1.42 و 27000 نانومتر/وحدة تحليلية لنطاق تحليلي يتراوح بين 1.4-1.41، على التوالي. في حين أن شكل الجدارة للمستشعر ذي الستة أضعاف هو 491، بالنسبة للمستشعر ذي الثمانية أضعاف، فهو 231. إلى جانب ذلك، تضيف المعلمات الهيكلية وترتيبات فتحات الهواء في منطقة الكسوة إلى أداء الاستشعار. تعمل أنظمة الاستشعار المقترحة لمجموعة واسعة من الأطوال الموجية من 600 إلى 1300 نانومتر. وبالتالي، قد تتحول أجهزة الاستشعار المقترحة إلى مرشحين واعدين للكشف البيولوجي والكيميائي القائم على مؤشر الانكسار.Translated Description (French)
Nous proposons un microbiocapteur plasmon polariton de surface simple, géométrique, hautement réactif et miniaturisé utilisant une fibre quasicristalline photonique. Ici, nous considérons l'or comme matériau plasmonique en tant que revêtement externe pour exciter le plasmon de surface afin de détecter l'indice de réfraction de la détection de l'analyte externe pour faciliter la réalisation pratique. En outre, nous effectuons des évaluations détaillées des caractéristiques telles que les sensibilités de longueur d'onde et d'amplitude, la résolution, la pleine largeur à mi-hauteur, le facteur de mérite, le rapport signal/bruit et la limite de détection pour les capteurs plasmoniques 6 fois et 8 fois. Les capteurs 6 et 8 fois proposés montrent une sensibilité maximale de 28 000 nm/RIU pour une plage d'analyte de 1,41-1,42 et 27 000 nm/RIU pour une plage d'analyte de 1,4-1,41, respectivement. Alors que la figure de mérite du capteur 6 fois est de 491, pour le capteur 8 fois, elle est de 231. En outre, les paramètres structurels et la disposition des trous d'air dans la région de revêtement ajoutent à la performance de détection. Les systèmes de détection proposés fonctionnent pour une large gamme de longueurs d'onde allant de 600 à 1300 nm. Ainsi, les capteurs proposés pourraient s'avérer être des candidats prometteurs pour les détections biologiques et chimiques basées sur l'indice de réfraction.Translated Description (Spanish)
Proponemos un microbiosensor de polaritón de plasmón superficial geométrico simple, altamente sensible y miniaturizado utilizando una fibra fotónica de cuasicristal. Aquí, consideramos el oro como material plasmónico como el recubrimiento externo para excitar el plasmón superficial para detectar el índice de refracción de la detección externa del analito para facilitar la realización práctica. Además, llevamos a cabo evaluaciones detalladas de las características, como las sensibilidades a la longitud de onda y la amplitud, la resolución, el ancho completo a la mitad del máximo, la cifra de mérito, la relación señal/ruido y el límite de detección para los sensores plasmónicos de 6 y 8 veces. Los sensores de 6 y 8 veces propuestos muestran una sensibilidad máxima de 28.000 nm/RIU para un rango de analitos de 1,41-1,42 y 27.000 nm/RIU para un rango de analitos de 1,4-1,41, respectivamente. Mientras que la cifra de mérito del sensor de 6 pliegues es 491, para el sensor de 8 pliegues es 231. Además, los parámetros estructurales y las disposiciones de los orificios de aire en la región de revestimiento se suman al rendimiento de la detección. Los sistemas de detección propuestos funcionan para una amplia gama de longitudes de onda de 600 a 1300 nm. Por lo tanto, los sensores propuestos podrían resultar ser candidatos prometedores para las detecciones biológicas y químicas basadas en el índice de refracción.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مستشعر ميكروبي حساس للغاية مرئي إلى قريب من الأشعة تحت الحمراء استنادًا إلى بولاريتون البلازمون السطحي مع نهج استشعار خارجي
- Translated title (French)
- Microbiocapteur très sensible visible au proche infrarouge basé sur le polariton plasmonique de surface avec approche de détection externe
- Translated title (Spanish)
- Microbiosensor de alta sensibilidad visible al infrarrojo cercano basado en el polaritón de plasmón superficial con enfoque de detección externa
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2968518339
- DOI
- 10.1016/j.rinp.2019.102590
References
- https://openalex.org/W1891270130
- https://openalex.org/W1973610809
- https://openalex.org/W1986144597
- https://openalex.org/W1994573777
- https://openalex.org/W2012177378
- https://openalex.org/W2030105850
- https://openalex.org/W2035966678
- https://openalex.org/W2043691265
- https://openalex.org/W2044232139
- https://openalex.org/W2056237718
- https://openalex.org/W2062824355
- https://openalex.org/W2066706759
- https://openalex.org/W2068868232
- https://openalex.org/W2085382808
- https://openalex.org/W2104854040
- https://openalex.org/W2105810852
- https://openalex.org/W2109416068
- https://openalex.org/W2130361798
- https://openalex.org/W2139865439
- https://openalex.org/W2147941494
- https://openalex.org/W2218425088
- https://openalex.org/W2291985313
- https://openalex.org/W2312141670
- https://openalex.org/W2345399905
- https://openalex.org/W2436780632
- https://openalex.org/W2557540577
- https://openalex.org/W2569056772
- https://openalex.org/W2731253210
- https://openalex.org/W2747377414
- https://openalex.org/W2765517572
- https://openalex.org/W2786433269
- https://openalex.org/W2788280571
- https://openalex.org/W2789510233
- https://openalex.org/W2792263090
- https://openalex.org/W2793741300
- https://openalex.org/W2804267711
- https://openalex.org/W2885332956
- https://openalex.org/W2892201227
- https://openalex.org/W2892869309
- https://openalex.org/W2894824067
- https://openalex.org/W2898012420
- https://openalex.org/W2900299413
- https://openalex.org/W2900429857
- https://openalex.org/W2903368893
- https://openalex.org/W2905424548
- https://openalex.org/W2921674113
- https://openalex.org/W2922640484
- https://openalex.org/W2933979569
- https://openalex.org/W80056289