[发明专利]一种中红外石墨烯等离子激元生化传感器

摘要

本发明公开了一种中红外石墨烯等离子激元生化传感器，包括中红外的宽谱光源、第一中红外透镜、石墨烯等离子激元传感单元和第二中红外透镜；石墨烯等离子激元传感单元包括掺杂硅衬底、第一、第二光栅耦合区、传感区以及覆盖在第一、第二光栅耦合区和传感区上方的石墨烯层；宽谱光源发出的中红外光波通过第一中红外透镜聚焦在第一光栅耦合区与石墨烯等离子激元耦合，产生的中红外石墨烯等离子激元通过石墨烯层至传感区，与其上生物样本反复反应后经由石墨烯层至第二光栅耦合区，散射到远场；由第二中红外透镜聚焦到傅里叶红外光谱仪中进行光谱测量分析。本发明中红外石墨烯等离子激元在传感区与生物样本反复反应，提高生物分子检测的灵敏度。

主权项

1.一种中红外石墨烯等离子激元生化传感器，其特征在于，包括中红外的宽谱光源、第一中红外透镜、石墨烯等离子激元传感单元和第二中红外透镜；所述石墨烯等离子激元传感单元包括掺杂硅衬底、分别布设在所述掺杂硅衬底两端的第一光栅耦合区和第二光栅耦合区、布设在所述掺杂硅衬底中间的传感区，以及覆盖在所述第一光栅耦合区、传感区和第二光栅耦合区上方的石墨烯层；所述中红外宽谱光源发出的中红外光波通过所述第一中红外透镜聚焦在所述第一光栅耦合区，与石墨烯等离子激元耦合，产生中红外石墨烯等离子激元；所述中红外石墨烯等离子激元通过所述石墨烯层到达所述传感区，与放置在所述传感区上的生物样品反复反应；再经由所述石墨烯层传至所述第二光栅耦合区，并散射到远场；由所述第二中红外透镜聚焦到红外光谱仪中进行光谱测量分析；所述传感区为光学微腔结构，包括横向并排布设在所述掺杂硅衬底上的两个相同的布拉格反射器；每个所述布拉格反射器包括M个空气波导层和掺杂硅波导层，并按先空气波导层后掺杂硅波导层的顺序沿横向交替排列，8≥M≥4；两个所述布拉格反射器中间通过一个空气凹槽连接，形成一个光学谐振腔，两个所述布拉格反射器使中红外石墨烯等离子激元高度局域在所述空气凹槽中，与填充在所述空气凹槽的生物样品反复发生反应。