Плазмонно-резонансні властивості багатошарових структур на основі Au, Cu, Ag та P(VDF-TrFE)
The theoretical modeling of the optical response of layered metal-polymer structures, which can be employed as plasmonic sensors, is carried out. The calculation of their linearly polarized light reflection is performed with the use of the well-known matrix method, which describes the electromagneti...
Збережено в:
| Видавець: | Publishing house "Academperiodika" |
|---|---|
| Дата: | 2023 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023089 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Організація
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2023089 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
surface plasmon resonance biosensor P(VDF-TrFE) thin metal films tunable sensor attenuated total reflection поверхневий плазмонний резонанс бiосенсор P(VDF-TrFE) тонкi металевi плiвки настроюваний сенсор порушене повне внутрiшнє вiдбивання |
| spellingShingle |
surface plasmon resonance biosensor P(VDF-TrFE) thin metal films tunable sensor attenuated total reflection поверхневий плазмонний резонанс бiосенсор P(VDF-TrFE) тонкi металевi плiвки настроюваний сенсор порушене повне внутрiшнє вiдбивання Yampolskyi, A.L. Makarenko, O.V. Zaporoshchenko, D.V. Плазмонно-резонансні властивості багатошарових структур на основі Au, Cu, Ag та P(VDF-TrFE) |
| topic_facet |
surface plasmon resonance biosensor P(VDF-TrFE) thin metal films tunable sensor attenuated total reflection поверхневий плазмонний резонанс бiосенсор P(VDF-TrFE) тонкi металевi плiвки настроюваний сенсор порушене повне внутрiшнє вiдбивання |
| format |
Article |
| author |
Yampolskyi, A.L. Makarenko, O.V. Zaporoshchenko, D.V. |
| author_facet |
Yampolskyi, A.L. Makarenko, O.V. Zaporoshchenko, D.V. |
| author_sort |
Yampolskyi, A.L. |
| title |
Плазмонно-резонансні властивості багатошарових структур на основі Au, Cu, Ag та P(VDF-TrFE) |
| title_short |
Плазмонно-резонансні властивості багатошарових структур на основі Au, Cu, Ag та P(VDF-TrFE) |
| title_full |
Плазмонно-резонансні властивості багатошарових структур на основі Au, Cu, Ag та P(VDF-TrFE) |
| title_fullStr |
Плазмонно-резонансні властивості багатошарових структур на основі Au, Cu, Ag та P(VDF-TrFE) |
| title_full_unstemmed |
Плазмонно-резонансні властивості багатошарових структур на основі Au, Cu, Ag та P(VDF-TrFE) |
| title_sort |
плазмонно-резонансні властивості багатошарових структур на основі au, cu, ag та p(vdf-trfe) |
| title_alt |
Plasmon Resonance Properties of Au, Cu and Ag Multi-layered Structures with P(VDF-TrFE) |
| description |
The theoretical modeling of the optical response of layered metal-polymer structures, which can be employed as plasmonic sensors, is carried out. The calculation of their linearly polarized light reflection is performed with the use of the well-known matrix method, which describes the electromagnetic radiation propagation through a sequence of homogeneous flat-parallel media layers. In this way, the attenuated total reflection curves of the structures containing metal films (Au, Cu, or Ag) and a polymer dielectric are obtained and analyzed. A new sensor is proposed, which will utilize the ferroelectric P(VDF-TrFE) copolymer separating metal films. This might be a perspective idea for the creation of tunable plasmonic sensors. The dependencies of the angular position of a surface plasmon resonance versus the thicknesses of structure’s layers, as well as versus the refractive index of the medium contacting to the free surface of a sensor, are considered. This makes it possible to carry out the approximate search for optimal constructive parameters of a sensor, namely, the thicknesses of metal and polymer layers, and to make conclusion about its resulting sensitivity and working range. It is found that the sensors based on a single metal film and a couple of such films separated by a polymer differ 1 ... 1.3 times in the sensitivity (single metal film demonstrates a more rapid resonant angle shift with analyte refractive index variation). It is established that the employment of Au, Cu, or Ag gives no significant changes in the sensitivity of a two-metal-layer sensor with a polymer, but the widest refractive index registration range may be expected for a Cu-based sensor. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023089 |
| work_keys_str_mv |
AT yampolskyial plasmonresonancepropertiesofaucuandagmultilayeredstructureswithpvdftrfe AT makarenkoov plasmonresonancepropertiesofaucuandagmultilayeredstructureswithpvdftrfe AT zaporoshchenkodv plasmonresonancepropertiesofaucuandagmultilayeredstructureswithpvdftrfe AT yampolskyial plazmonnorezonansnívlastivostíbagatošarovihstrukturnaosnovíaucuagtapvdftrfe AT makarenkoov plazmonnorezonansnívlastivostíbagatošarovihstrukturnaosnovíaucuagtapvdftrfe AT zaporoshchenkodv plazmonnorezonansnívlastivostíbagatošarovihstrukturnaosnovíaucuagtapvdftrfe |
| first_indexed |
2024-03-30T03:10:04Z |
| last_indexed |
2024-03-30T03:10:04Z |
| _version_ |
1804810392724045824 |
| spelling |
ujp2-article-20230892023-10-26T13:17:22Z Plasmon Resonance Properties of Au, Cu and Ag Multi-layered Structures with P(VDF-TrFE) Плазмонно-резонансні властивості багатошарових структур на основі Au, Cu, Ag та P(VDF-TrFE) Yampolskyi, A.L. Makarenko, O.V. Zaporoshchenko, D.V. surface plasmon resonance biosensor P(VDF-TrFE) thin metal films tunable sensor attenuated total reflection поверхневий плазмонний резонанс бiосенсор P(VDF-TrFE) тонкi металевi плiвки настроюваний сенсор порушене повне внутрiшнє вiдбивання The theoretical modeling of the optical response of layered metal-polymer structures, which can be employed as plasmonic sensors, is carried out. The calculation of their linearly polarized light reflection is performed with the use of the well-known matrix method, which describes the electromagnetic radiation propagation through a sequence of homogeneous flat-parallel media layers. In this way, the attenuated total reflection curves of the structures containing metal films (Au, Cu, or Ag) and a polymer dielectric are obtained and analyzed. A new sensor is proposed, which will utilize the ferroelectric P(VDF-TrFE) copolymer separating metal films. This might be a perspective idea for the creation of tunable plasmonic sensors. The dependencies of the angular position of a surface plasmon resonance versus the thicknesses of structure’s layers, as well as versus the refractive index of the medium contacting to the free surface of a sensor, are considered. This makes it possible to carry out the approximate search for optimal constructive parameters of a sensor, namely, the thicknesses of metal and polymer layers, and to make conclusion about its resulting sensitivity and working range. It is found that the sensors based on a single metal film and a couple of such films separated by a polymer differ 1 ... 1.3 times in the sensitivity (single metal film demonstrates a more rapid resonant angle shift with analyte refractive index variation). It is established that the employment of Au, Cu, or Ag gives no significant changes in the sensitivity of a two-metal-layer sensor with a polymer, but the widest refractive index registration range may be expected for a Cu-based sensor. У роботi проведено теоретичне моделювання оптичного вiдгуку шаруватих металополiмерних структур, якi можуть бути використанi як плазмоннi сенсори. Розрахунок вiдбивання ними лiнiйного поляризованого свiтла проводився з використанням вiдомого матричного методу, що описує поширення електромагнiтного випромiнювання через послiдовнiсть однорiдних плоскопаралельних шарiв середовищ. Таким чином отримано та проаналiзовано кривi порушеного повного внутрiшнього вiдбивання структур, що мiстять металевi плiвки (Au, Cu або Ag) та полiмерний дiелектрик. Запропоновано новий сенсор, який матиме в своєму складi сегнетоелектричний кополiмер P(VDF-TrFE), що роздiляє металевi плiвки. Це може бути перспективною iдеєю для створення регульованих плазмонних сенсорiв. Розглянуто залежностi кутового положення поверхневого плазмонного резонансу вiд товщини шарiв структури, а також вiд показника заломлення середовища, яке контактує з вiльною поверхнею сенсора. Це дозволило здiйснити наближений пошук оптимальних конструктивних параметрiв сенсора, а саме, товщини металевих i полiмерних шарiв, та зробити висновки про їх результуючу чутливiсть i робочий дiапазон. Виявлено, що сенсори на основi однiєї металевої плiвки та пари плiвок, роздiлених полiмером, вiдрiзняються за чутливiстю в 1 ... 1,3 рази (одинарна металева плiвка демонструє бiльш швидкий резонансний зсув кута при змiнi показника заломлення дослiджуваної речовини). Встановлено, що використання Au, Cu або Ag не дає суттєвих вiдмiнностей у чутливостi сенсора з двома металевими шарами та полiмером, але найширшого дiапазону реєстрацiї показника заломлення серед них можна очiкувати вiд сенсора на основi Cu. Publishing house "Academperiodika" 2023-10-20 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023089 10.15407/ujpe68.9.594 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 68 No. 9 (2023); 594 Український фізичний журнал; Том 68 № 9 (2023); 594 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe68.9 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023089/3024 Copyright (c) 2023 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |