用于多模态和可调谐等离子体传感的垂直耦合混合超表面

《Advanced Optical Materials》：Vertically Coupled Hybrid Metasurfaces for Multimodal and Tunable Plasmonic Sensing

提出了一种由垂直耦合银纳米盘阵列和定向金纳米线基板构成的混合等离子体超表面，通过微球辅助沉积和蚀刻工艺制备，具有高近场耦合和多重可调谐表面等离子体激元共振特性，最大折射率灵敏度达611.47 nm/RIU，并成功集成于光纤尖端，适用于紧凑型远程环境监测和生化传感。

　　

摘要

本文介绍了一种混合等离子体超表面，它由垂直耦合的银纳米盘（AgND）阵列和对齐的金纳米线（AuNW）基底组成，具有多功能和可调的光学传感能力。该超表面通过微球辅助沉积和刻蚀技术制备，形成了高度有序的纳米结构，并实现了强垂直场限制。仿真和实验反射光谱证实，这种混合结构支持多种局域表面等离子体共振（LSPR）模式——这些模式在单独的组件中是不存在的——这些模式源于AgND和AuNW之间的增强近场耦合。综合分析表明，纳米盘半径和纳米线高度等几何参数显著影响光谱响应和场分布。当涂覆聚乙烯醇（PVA）层时，该传感器的最大折射率灵敏度达到611.47 nm/RIU，湿度灵敏度为0.858 nm/%RH。此外，通过选择性刻蚀氧化铝模板可以调节支撑基底的有效折射率，从而实现动态光谱调谐。将其集成到光纤尖端上，证明了该设备适用于紧凑型、远程和分层传感平台。本研究提出了一种通用且可扩展的设计高性能等离子体传感器的策略，可用于环境监测和生化检测。

图形摘要

由垂直耦合的银纳米盘和金纳米线组成的混合等离子体超表面能够实现强烈的近场相互作用和多种可调的等离子体共振。该传感器通过微球辅助刻蚀技术制备，对折射率和湿度具有高灵敏度。将其成功集成到光纤尖端上，展示了其在紧凑型、远程和多功能生化及环境传感应用中的潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。