多层Ag-Au-BP-TIBr-FASnI Kretschmann表面等离子体共振生物传感器用于高灵敏度折射率分析:一种计算和机器学习方法

科学领域:

• 光电学和光子学的光电子学和光子学.
• 生物传感技术的技术
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 对于生物医学和化学监测中的先进光学传感平台来说,检测折射率变化至关重要.
• 表面等离子体共振 (SPR) 生物传感提供无标签的实时检测,但受到灵敏度,特异性和稳定性的限制.

研究的目的:

• 引入基于克雷施曼的SPR生物传感器,该生物传感器结合了多层的银,金和新功能材料堆.
• 用血红蛋白作为模型分析物来评估传感器对折射率变化的性能.
• 优化传感器设计以提高灵敏度,稳定性和广泛的响应范围.

主要方法:

• 一个多层SPR生物传感器堆的制造,包括银 (Ag),金 (Au),黑 (BP),化 (TIBr) 和化 (FASnI3).
• 使用COMSOL多物理和转移矩阵分析进行数值建模,以评估性能指标.
• 电场分布分析和机器学习模型用于预测传感器行为.

主要成果:

• 实现了高灵敏度,范围为145至375°/RIU,功效数值高达34.404.
• 优化了Ag厚度 (30-35nm) 和功能层厚度 (1.3-3.5nm),最大限度地减少了欧姆损失.
• 使用机器学习证明了强烈的等离子体诱导场限制和高预测准确性 (R2 > 0.979).

结论:

• 开发的SPR生物传感器设计表现出高灵敏度和广泛的响应范围,用于折射率传感.
• 该传感器为未来的集成提供了坚实的基础,用于选择性生物标志物检测的生物化学功能.
• 这项工作推进了光学传感平台,以提高生物医学和化学监测能力.