Сенсорные платформы на основе массивов плазмонных нанополумесяцев

Лобанова Е.М., Бахратов И.А., Шабатина Т.И., Боченков В.Е.

Ссылка для цитирования:

Лобанова Е.М., Бахратов И.А., Шабатина Т.И., Боченков В.Е. Сенсорные платформы на основе массивов плазмонных нанополумесяцев // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 8. С. 50–56. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-08-50-56

Lobanova E.M., Bakhratov I.A., Shabatina T.I., Bochenkov V.E. Sensor platforms based on plasmonic nano-crescent arrays [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. Т. 93. № 8. С. 50–56. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-08-50-56

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Чувствительные рефрактометрические платформы на основе упорядоченных массивов плазмонных нанополумесяцев золота. Цель работы. Разработка и экспериментальная характеристика высокочувствительной и воспроизводимой сенсорной платформы на основе массивов плазмонных нанополумесяцев золота для детектирования изменений показателя преломления в водных растворах. Метод. Для создания сенсорных массивов наночастиц использована модифицированная методика коллоидной литографии с угловым напылением металла и последующим ионно-плазменным травлением шаблона. С помощью электронной спектроскопии измерена величина сдвига локализованного плазмонного резонанса при изменении показателя преломления среды, на основе которой рассчитана чувствительность сенсора. Для анализа экспериментальных данных и верификации чувствительности применено численное моделирование методом конечных разностей во временной области. Основные результаты. Установлена корреляция между геометрической хиральностью нанополумесяцев и их спектральными характеристиками. Платформа демонстрирует высокую чувствительность к изменению показателя преломления — до 534 ± 75 нм/RIU. Практическая значимость. Результаты работы создают основу для разработки новых компактных плазмонных биосенсоров и интеграции подобных плазмонных платформ в системе типа «лаборатория-на-чипе».

Ключевые слова:

коллоидная литография, оптический сенсор, плазмонные наночастицы, плазмонный резонанс

Благодарность:

работа выполнена в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова, тема № 121031300176-3 и при финансовой поддержке Программы развития Московского университета в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова № АААА-А21-121011590090-7.

Коды OCIS: 130.6010, 160.4670, 160.4760, 230.0230, 240.0240, 240.6490, 240.6680

Список источников:

1. Ahamed S., Venkatesan K.K., Jalaludeen S.A. A review on various surface plasmon resonance-based sensors // Plasmonics. 2025. V. 20. P. 6869–6885. DOI: 10.1007/s11468-025-02837-4
2. Cho S.H., Choi S., Suh J.M., Jang H.W. Advancements in surface plasmon resonance sensors for real-time detection of chemical analytes: sensing materials and applications // J. Mater. Chem. C. 2025. V. 13. P. 6484–6507. DOI: 10.1039/D4TC04890C
3. Chung T., Lee S.-Y., Song E.Y., Chun H., Lee B. Plasmonic nanostructures for nano-scale bio-sensing // Sensors. 2011. V. 11. № 11. P. 10907–10929. DOI: 10.3390/s111110907
4. Kelly K.L., Coronado E., Zhao L.L., Schatz G.C. The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment // Journal of Physical Chemistry B. 2003. V. 107. № 3. P. 668–677. DOI: 10.1021/jp026731y
5. Klimov V., Gou G.-Y., Pikhota M. Plasmon resonances in metal nanoparticles with sharp edged and vertices: A material independent approach // J. Phys. Chem. 2014. V. 118. № 24. P. 13052–13058. DOI: 10.1021/jp412349f
6. Liu M., Lu F., Tian Y., Su D., Gang O. Surface plasmon resonance sensors for biomolecular chirality // ECS Transactions. 2017. V. 77. P. 29–34. DOI: 10.1149/07707.0029ecst
7. Bochenkov V.E., Shabatina T.I. Smart nanosystems for biomedicine, optoelectronics and catalysis. London: IntechOpen, 2020. 214 p.
8. Желтова А.В., Смолянский А.С., Бирюков Ю.Г., Иким М.И., Трахтенберг Л.И. Синтез металлических янус-подобных наночастиц методом аэрозольного напыления // Химическая физика. 2018. Т. 37. № 10. С. 43–46. DOI: 10.1134/S1990793118050238
Zheltova A.V., Smolyansky A.S., Biryukov Yu.G., Ikim M.I., Trakhtenberg L.I. Synthesis of metallic janus-like nanoparticles by aerosol spraying // Chemical Physics. 2018. V. 37. № 10. P. 4346. DOI: 10.1134/S1990793118050238
9. Hanarp P., Sutherland D.S., Gold J., Kasemo B. Control of nanoparticle film structure for colloidal lithography // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2003. V. 214. P. 23–36. DOI: 10.1016/S0927-7757(02)00367-9
10. Baami González X., Tran J.D., Sutherland D.S. Versatile nanoring fabrication assisted by hole-mask colloidal lithography // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2024. V. 16. № 27. P. 35361–35371. DOI: 10.1021/acsami.4c07100
11. Шевчук С.Л., Татаринцев А.А., Лобанова Е.М., Боченков В.Е. Формирование массивов плазмонных серебряных наномесяцев с помощью коллоидной литографии и ионно-лучевого распыления // Труды ФТИАН. 2023. Т. 31. С. 93–99.
Shevchuk S.L., Tatarintsev A.A., Lobanova E.M., Bochenkov V.E. Formation of arrays of plasmonic silver nanocrescents using colloidal lithography and ionbeam sputtering // Proceedings of FTIAN. 2023. V. 31. P. 93–99.