Plazmonické biosenzory založené na zvýšené optické transmisi

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá rigorózními simulacemi plazmonických biosenzorů založených na jevu zvýšené optické transmise. První část je věnována popisu fyzikálních jevů a poznatků, které tvoří základ pro studium vlastností plazmonických senzorů, a popisu výpočetní metody konečných prvků v časové oblasti, která je využita v této práci. Vlastní výsledky jsou uvedeny v další části, která se zabývá výzkumem citlivosti, rozlišení a dalších charakteristik zvoleného typu plazmonického sensoru, tvořeného sítí kruhových nanoděr v tenké zlaté vrstvě na substrátě nitridu křemíku, v závislosti na řadě jeho geometrických parametrů. Tyto závislosti jsou sledovány ve třech různých případech, a to senzoru umístěného ve vakuu, ponořeného ve vodě a v případě kdy je na zlatém povrchu umístěna tenká dielektrická vrstva, která reprezentuje přítomnost biomolekul uchycených na povrchu senzoru.This diploma thesis deals with rigorous simulations of plasmonic biosensors based on the phenomenon of extraordinary optical transmission. The first part is devoted to the description of the physical phenomena and knowledge, that forms the basis for studying the properties of plasmonic sensors, and the description of the finite-difference time-domain numerical method, that is used for all simulations carried out in this work. Simulation results are listed in the next part of this thesis. Here, the sensitivity, resolution and other characteristics of the chosen type of plasmonic sensor, consisting of an array of circular nanoholes in a thin gold film on the silicon nitride substrate, on a number of its geometrical parameters is investigated. These dependencies are monitored in three different cases, namely a sensor placed in a vacuum, immersed in water and where a thin dielectric layer is present on the gold surface, mimicking the presence of biomolecules immobilized the surface of the sensor.