キャップ付きゴールドナノスリットアレイの強化されたファノ共鳴を使用した超高感度バイオセンサー

ナノ構造ベースのセンサーは、生物医学用途向けに敏感でラベルのない検出が可能です。ただし、高スループットおよび低コストの製造技術を使用した非常に敏感な検出が可能なプラズモニックセンサーが望ましいです。ポリマーフィルム上の熱embossingナノインプリント法によって作られたキャップのある金ナノスリットアレイが、横方向の磁気偏光波のために非常に鋭い非対称共鳴を生成できることを示しています。周期的な金属表面のナノスリットのキャビティ共鳴モードと表面プラズモン共鳴モードの間のファノーカップリングが強化されたため、超乱線幅の結合が形成されます。最適なスリットの長さと幅があるため、Fanoモードの半底幅の全幅はわずか3.68 nmです。波長感度は、60 nm幅と1,000 nm周期ナノスリットで926 nm/RIUです。メリットの数値は最大252です。得られた値は、PRISM結合SPRセンサーの理論的に推定された上限と、以前に報告された記録上の高メリットのアレイセンサーの上限よりも高くなります。さらに、この構造には、最大48,117％/RIUまでの超強度感度があります。

Nanostructure-based sensors are capable of sensitive and label-free detection for biomedical applications. However, plasmonic sensors capable of highly sensitive detection with high-throughput and low-cost fabrication techniques are desirable. We show that capped gold nanoslit arrays made by thermal-embossing nanoimprint method on a polymer film can produce extremely sharp asymmetric resonances for a transverse magnetic-polarized wave. An ultrasmall linewidth is formed due to the enhanced Fano coupling between the cavity resonance mode in nanoslits and surface plasmon resonance mode on periodic metallic surface. With an optimal slit length and width, the full width at half-maximum bandwidth of the Fano mode is only 3.68 nm. The wavelength sensitivity is 926 nm/RIU for 60-nm-width and 1,000-nm-period nanoslits. The figure of merit is up to 252. The obtained value is higher than the theoretically estimated upper limits of the prism-coupling SPR sensors and the previously reported record high figure-of-merit in array sensors. In addition, the structure has an ultrahigh intensity sensitivity up to 48,117%/RIU.