服务好的表面等离子共振 表面等离子共振峰

表面等离子共振的介绍

表面等离子共振技术，英文简写SPR，是从20世纪90年代发展起来的一种新技术，其应用SPR原理检测生物传感芯片（biosensor chip）上配位体与分析物之间的相互作用情况，广泛应用于各个领域。

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表面等离子体共振的原理？

表面等离子波是在平行与金属/介质界面的方向上传播，而在垂直方向上是迅速衰减的，所以也可以说在垂直方向是局域的。这种情况下与纳米粒子是一样的，纳米粒子的等离子共振其实就是局域表面等离子共振。根据Mie理论，当颗粒尺寸较小时(2R<20nm)，粒子可被近似看为处于同相位均匀电场中，表现为简单的偶极子共振模式。大一点的可以看做四极子或八极子或更高阶多级子振动模式。

表面等离子体共振传感器:表面等离子体共振原理

Jiri Homola Suce Plaon Resonance Based Sensors 2006, 251pp. Hardcover

ISBN 97835403382

霍莫拉著

本书是《斯普林格化学传感器和生物传感器》系列专著中的一部。表面等离子体共振(SPR)传感器是一种通过对表面等离子波的共振角测量计算样品折射率(浓度)的传感器,是实现微量生物和化学活性物质定量测定的重要技术之一。在过去20年里,表面等离子体共振传感器吸引了研究者的极大关注。本书试图对表面等离子体共振传感器这一领域进行广泛而深入的介绍,包括表面等离子体及其激发的理论、表面等离子体共振仪及传感器表面的详细介绍、研究方法与数据分析以及应用介绍。

本书分为三部分。部分向读者介绍了表面等离子体共振技术的基本理论,含第1.3章。1.在平面波导上的表面等离子体的电磁理论;2.表面等离子体共振传感器的原理以及影响其性能的关键因素;3.传感器表面分子间作用的模型以及动力学分析中质量传输的影响。第二部分介绍了表面等离子体共振传感器的发展现状以及功能化方法,包括第4.5章。4.表面等离子体共振仪的原理,包括棱镜与光栅的耦合、波长调制、强度调制方法、光波导与光纤传感器等;5.表面等离子体共振传感器表面分子的固定等。第三部分讨论了表面等离子体生物传感器在研究分子及其相互作用方面的应用,以及表面等离子体共振传感器在检测化学或生物分析物中的应用,涉及环境监测、食品安全、医疗诊断等各个领域。

本书作者霍莫拉副,1993年于捷克科学院取得博士学位,现供职于捷克科学院光电子研究所,任光电子部主任及光学传感器系主任。霍莫拉副长期从事表面等离子体共振技术的研究,是享有世界声誉的该领域的专家,多次任SPIE光学与光电子会议的光学传感器分会。

张文涛,

助理研究员

(科学院半导体研究所)

Zhang wentao,Assistant Professor

(Institute of Semiconductors,CAS)

什么是ag的表面等离子共振效应

首先Ag的意思是银（Argentum），为过渡金属的一种。化学符号Ag。

其次表面等离子共振（SPR）是一种光学现象。

原理

消逝波

根据法国物理学家菲涅尔所提出的光学定理：可知，当光从光密介质射入光疏介质，入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光将完全消失，而只剩下反射光，这种现象叫做全反射。当以波动光学的角度 来研究全反射时，人们发现当入射光到达界面时并不是直接产生反射光，而是先透过光疏介质约一个波长的深度，再沿界面流动约半个波长再返回光密介质。则透过光疏介质的波被称为消逝波。

等离子波

等离子体通常指由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体，其中正、负带电粒子数目几乎相等。把金属表面的价电子看成是均匀正电荷背景下运动的电子气体，这实际上也是一种等离子体。当金属受电磁干扰时，金属内部的电子密度分布会变得不均匀。因为库仑力的存在，会将部分电子吸引到正电荷过剩的区域，被吸引的电子由于获得动量，故不会在引力与斥力的平衡位置停下而向前运动一段距离，之后电子间存在的斥力会迫使已经聚集起来的电子再次离开该区域。由此会形成一种整个电子系统的集体震荡，而库仑力的存在使得这种集体震荡反复进行，进而形成的震荡称等离子震荡，并以波的形式表现，称为等离子波。

SPR光学原理

我们在前面提到光在棱镜与金属膜表面上发生全反射现象时，会形成消逝波进入到光疏介质中，而在介质（设为金属介质）中又存在一定的等离子波。当两波相遇时可能会发生共振。当消逝波与表面等离子波发生共振时，检测到的反射光强会大幅度地减弱。能量从光子转移到表面等离子，入射光的大部分能量被表面等离子波吸收，使反射光的能量急剧减少。

可以从左侧的反射光强响应曲线看到一个最小的尖峰，此时对应的入射光波长为共振波长，对应的入射角θ为SPR角。电子吸收光能量，从而使反射光强在一定角度时大大减弱，其中是反射光完全消失的角就是SPR角。SPR角随金表面折射率变化而变化，而折射率的变化又与金表面结合的分子质量成正比。因此可以通过对生物反应过程中SPR角的动态变化获取生物分子之间相互作用的特异信号。

表面等离子体共振是纳米结构金属独特的光学特性。Ag的表面等离子共振效应，主要是Ag纳米材料的等离子共振效应。

表面等离子共振的SPR技术特点

SPR 光学生物传感器经过 20 年来的发展 , 已经成为生命科学和制领域的一种重要的研究工具。与传统的相互作用技术如超速离心，荧光法，热量测定法等相比，SPR生物传感器 具有如下显著特点： 实时检测,能动态地监测生物分子相互作用的全过程 无需标记样品，保持了分子活性 样品需要极少，一般一个表面仅需要1毫克蛋白 检测过程方便快捷，灵敏度高 应用范围非常广泛 高通量，高质量的分析数据 能跟踪固定的配体的稳定性 对复合物的定量测定不干扰反应的平衡 大多数情况下,不需要对样品进行处理 由于SPR基于对未穿透样品的反射光的测量,所以能在混浊的甚至不透明的样品中进行.然而现有的SPR 传感技术与传统分析手段相比，特别是与免疫检测手段相比，在检测成本、易用性、稳定性、检测效率等方面还存在一些不足。这就决定了该技术今后几年的主要发展趋势。