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《等離子激元共振講義》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、表面等離激元共振法測液體折射率實驗實驗目的：1、了解全反射中倏逝波的概念2、觀察表面等離激元共振現(xiàn)象，研究其共振角隨折射率的變化3、進一步熟悉和了解分光計的調(diào)節(jié)和使用4、了解和掌握共振角測量的方法，以及計算折射率的原理和方法實驗簡介：早在1902年Wood就在光學實驗中首次發(fā)現(xiàn)了表面等離激元共振（SurfacePlasmonResonance,SPR）現(xiàn)象，1941年Fano根據(jù)金屬和空氣界面上電磁波的激發(fā)解釋了這一SPR現(xiàn)象，隨后就提出了體積等離子體子（激元）的概念，認為這是金屬中體積電子密度的一種縱向波動。Ritch
2、ie注意到當高能電子通過金屬薄片時，不僅在體積等離子體子頻率處有能量損失峰，在更低頻率處也有能量損失峰，并認為這與金屬薄膜的界面有關。1959年Powell和Swan通過實驗驗證了Ritchie理論。1960年Stern和Farrell研究了此種模式產(chǎn)生共振的條件并首次提出了表面等離子體子（SP）的概念。1971年Kretschmann為SPR傳感器結構技術奠定了基礎,1983年Liedburg將SPR用于IgG與其抗原的反應測定，1987年Knoll等人開始了SPR成像的研究，1990年BiocareAB公司開發(fā)出首臺
3、商品化SPR儀器。表面等離激元共振技術終于在20世紀90年代成功發(fā)展起來，成為應用SPR原理檢測生物傳感芯片上配位體與分析物作用的一種新技術。表面等離激元共振是一種能夠適合探測金屬表面的分子相互作用的量子光電現(xiàn)象。理論上，一個表面全內(nèi)部反射的光誘發(fā)從表面延伸的倏逝波，平行于正常的波。這個倏逝場是由于光的波性質(zhì)和強度隨著表面距離增加而呈指數(shù)遞增。在波導/金屬表面相交處，從波導延伸的倏逝場能夠以具體的入射角耦合到電磁表面波，這個角稱為表面等離激元共振（SPR）角。在這個角，光能量能夠轉(zhuǎn)換到傳導金屬膜片，因為共振頻率是一樣的，
4、因此創(chuàng)建了一個表面等離激元。因為能量被吸收了，光的反射強度顯示了在表面等離激元共振（SPR）發(fā)生的角的地方下降。倏逝場起著表面的探測桿作用，因為表面等離激元共振（SPR）角對于折射率的變化相當敏感。表面等離激元5共振（SPR）角的轉(zhuǎn)換因此用于探測表面的折射率（RI）的變化，這個折射率（RI）的變化直接與表面粘和的分析物的濃度成正比例。SPR的共振角或共振波長與金屬薄膜表面的性質(zhì)密切相關，如果在金屬薄膜表面附著被測物質(zhì)（一般為溶液或者生物分子），會引起金屬薄膜表面折射率的變化，從而SPR光學信號發(fā)生改變，根據(jù)這個信號，就可
5、以獲得被測物質(zhì)的折射率或濃度等信息，達到生化檢測的目的。SPR傳感技術是一項新興的生物化學檢測技術。自從Nylander和Liedberg于1982年首次將SPR傳感技術用于氣體檢測和生物傳感器中，20年來，SPR傳感技術在實現(xiàn)方式、儀器開發(fā)和應用領域擴展上都獲得了飛速的發(fā)展。與傳統(tǒng)的生化分析方法相比，SPR傳感技術具有以下幾個顯著的優(yōu)點：（1）免標記檢測。SPR傳感技術對被測物質(zhì)的折射率非常敏感，它與熒光分析或ELISA檢測方法不同，省去了樣品純化和材料標記等樣品準備步驟，大大節(jié)省了額外的時間，并消除了標記物對反應造成
6、干擾的可能性；另外，它可以觀察每個實驗步驟對反應的影響，而不像其他實驗方法只能得到實驗的最終結果。（2）實時檢測。采用SPR傳感技術，反應的進展情況可以直接地顯示在計算機屏幕上，這種對實驗步驟地實時反饋，加快了實驗開發(fā)和分析的速度。最為吸引人的是，SPR傳感技術可以對反應進行動力學參數(shù)分析，這是其他分析方法所無法比擬的。（3）無損傷檢測。SPR傳感技術是一種光學檢測方法，光線在傳感芯片表面被反射回來，并不與被測物接觸；由于光線并不是穿透樣品，甚至是混濁或不透明的樣品，也同樣可以進行檢測。傳統(tǒng)的分析方法局限于體外實驗或使用
7、離體器官進行，例如X射線光電子能譜（XPS）、俄歇電子能譜（AES）以及次級離子質(zhì)譜（SIMS）等，不僅費用比較昂貴，設備龐大，靈敏度有限，而且都不能研究有關動力學過程。與傳統(tǒng)技術相比，SPR技術的優(yōu)點極為明顯。SPR分析技術的出現(xiàn)，大大加快和優(yōu)化了免疫測定過程，更為DNA和蛋白質(zhì)之間的研究帶來了重大突破。幾十年來，DNA和蛋白質(zhì)之間相互作用，特別是其反應動力學的測定一直沒有簡便快捷的方法，而SPR技術解決了這一難題。5由于SPR傳感技術與其他傳統(tǒng)分析方法相比，有著無可比擬的獨特優(yōu)點，它在藥物篩選、環(huán)境監(jiān)測、生物科技、毒
8、品及食品檢測等許多重要領域有著巨大的市場潛力，并且保持著快速的發(fā)展。實驗原理：在電磁場的作用下，材料中的自由電子會在金屬表面發(fā)生集體振蕩，產(chǎn)生表面等離激元（SurfacePlasmon）；共振狀態(tài)下電磁場的能量被有效轉(zhuǎn)換為金屬表面自由電子的集體振動能。當入射光從折射率為n1的光密介質(zhì)照射到折射率為n2的光疏介質(zhì)發(fā)生全
