基于Bloch表面波的高性能生物传感器

吉林大学学报(理学版) ›› 2025, Vol. 63 ›› Issue (2): 601-0607.

基于Bloch表面波的高性能生物传感器

刘思彤¹, 李润华¹, 王洪满¹, 杨子一¹, 孙璐璐¹, 马季^1,2

1. 辽宁石油化工大学理学院, 辽宁抚顺 113001； 2. 辽宁石油化工大学辽宁省新型微纳功能材料重点实验室, 辽宁抚顺 113001

收稿日期:2024-02-18 出版日期:2025-03-26 发布日期:2025-03-26
通讯作者: 马季 E-mail:maji531@163.com

High-Performance Biosensors Based on Bloch Surface Waves

LIU Sitong¹, LI Runhua¹, WANG Hongman¹, YANG Ziyi¹, SUN Lulu¹, MA Ji^1,2

1. College of Sciences, Liaoning Petrochemical University, Fushun 113001, Liaoning Province, China;
2. Liaoning Provincial Key Laboratory of Novel Micro-Nano Functional Materials, Liaoning Petrochemical University, Fushun 113001, Liaoning Province, China

Received:2024-02-18 Online:2025-03-26 Published:2025-03-26

摘要/Abstract

摘要： 研究一种用波长控制的Bloch表面波高性能生物传感器, 基于阻抗匹配法优化生物传感器的系统参数, 并将其用于葡萄糖溶液质量浓度检测. 该生物传感器由光栅耦合一维光子晶体结构构成, 在光栅结构附近可激发强局域的Bloch表面波. 结果表明, 通过调节缓冲层的厚度、光子晶体周期数以及入射角可优化Bloch表面波的品质因子, 从而提高生物传感器的传感性能. 结合Bloch表面波的高品质因子和高波长灵敏度, 该生物传感器在葡萄糖质量浓度检测中的传感性能可达708.1(g/mL)^-1.

关键词: Bloch表面波, 生物传感器, 光栅结构, 光子晶体

Abstract: We investigated a wavelength-controlled Bloch surface wave high-performance biosensor. Based on impedance matching method, we optimized the system parameters of the biosensor, and applied it to detection of glucose solution mass concentration. The biosensor was composed of a grating coupled with one-dimensional photonic crystal structure. Strong localized Bloch surface waves could be excited near the grating structure. The results show that the quality factor of Bloch surface waves can be optimized by adjusting the thickness of the buffer layer, the periods of the photonic crystal, and the incident angle, thereby improving the sensing performance of biosensors. Combining the high-quality factor and high wavelength sensitivity of Bloch surface waves, the sensing performance of this biosensor in glucose mass concentration detection can reach 708.1(g/mL)^-1.

Key words: Bloch surface wave, biosensor, grating structure, photonic crystal

中图分类号:

O439

刘思彤, 李润华, 王洪满, 杨子一, 孙璐璐, 马季. 基于Bloch表面波的高性能生物传感器[J]. 吉林大学学报(理学版), 2025, 63(2): 601-0607.

LIU Sitong, LI Runhua, WANG Hongman, YANG Ziyi, SUN Lulu, MA Ji. High-Performance Biosensors Based on Bloch Surface Waves[J]. Journal of Jilin University Science Edition, 2025, 63(2): 601-0607.

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