CẢM BIẾN QUANG TỬ PLASMON TAMM TRÊN NỀN VẬT LIỆU SILIC XỐP

Nguyễn Thúy Vân; Hoàng Mạnh Trung; Đỗ Thùy Chi

doi:10.34238/tnu-jst.15381

CẢM BIẾN QUANG TỬ PLASMON TAMM TRÊN NỀN VẬT LIỆU SILIC XỐP

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 10/04/26 Ngày hoàn thiện: 23/06/26 Ngày đăng: 24/06/26

Các tác giả

1. Nguyễn Thúy Vân, 1)Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 2) Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
2. Hoàng Mạnh Trung, Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
3. Đỗ Thùy Chi , Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Cộng hưởng plasmon Tamm xuất hiện tại mặt phân cách giữa lớp kim loại và tinh thể quang tử một chiều, được xem là một nền tảng triển vọng cho các ứng dụng cảm biến quang học có độ nhạy cao. Trong nghiên cứu này, một cảm biến quang tử TP sử dụng vật liệu silic xốp được thiết kế, chế tạo và khảo sát nhằm ứng dụng trong cảm biến chiết suất. Kết quả nghiên cứu cho thấy phổ phản xạ của cấu trúc xuất hiện một đỉnh cộng hưởng plasmon Tamm rõ rệt với hệ số phẩm chất Q≈ 26,3, chứng tỏ khả năng giam giữ ánh sáng hiệu quả tại mặt phân cách kim loại – tinh thể quang tử silic xốp. Cảm biến thể hiện đáp ứng tuyến tính tốt với sự thay đổi chiết suất của môi trường, đạt độ nhạy khoảng 500 nm/RIU và hệ số đánh giá chất lượng xấp xỉ 20 RIU⁻¹. Ứng dụng trong phát hiện nitrate trong nước cho thấy cảm biến có độ nhạy 0,04 nm/ppm và giới hạn phát hiện đạt 7,5 ppm, đáp ứng các quy chuẩn an toàn hiện hành. Các kết quả thu được khẳng định tiềm năng của cấu trúc plasmon Tamm trên nền silic xốp cho các ứng dụng cảm biến chiết suất, cảm biến hóa học và sinh học có độ nhạy cao. Việc tích hợp silic xốp không chỉ giúp tăng diện tích bề mặt cho tương tác phân tử mà còn chứng minh cấu hình plasmon Tamm là một công cụ đa năng cho các ứng dụng phân tích thực tế.

Từ khóa

Cộng hưởng plasmon Tamm; Silic xốp; Cảm biến quang; Tinh thể quang tử 1D; Cảm biến chiết suất

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] V.-T. Vo, A. N. Kadam, T.-A. Nguyen, and S.-W. Lee, "Interferometric optical sensors based on porous silicon grafted with styrenic moieties for highly enhanced VOC detection," RSC Adv., vol. 15, no. 56, pp. 48083-48091, 2025.

[2] G. Rong, A. Kavokin, and M. Sawan, "Optical Biosensor Based on Porous Silicon and Tamm Plasmon Polariton for Detection of CagA Antigen of Helicobacter pylori," Sensors, vol. 24, no. 16, 2024, Art. no. 5153.

[3] T. Di Giulio, I. M. Asif, M. Corsi, S. Rajpal, B. Mizaikoff, N. Ditaranto, G. E. De Benedetto, C. Malitesta, G. Barillaro, and E. Mazzotta, "A Molecularly Imprinted Polymer-Based Porous Silicon Optical Sensor for Quercetin Detection in Wines," ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 17, no. 8, pp. 12663-12675, 2025.

[4] A. Suprun and L. Shmeleva, "Optical sensor based on surface plasmon resonance with a ‘prism – metal – aqueous mixture of DNA inclusions’ structure," Mol. Cryst. Liq. Cryst., vol. 769, no. 15-18, pp. 1610-1618, 2025.

[5] S. N. Jouybari, M. G. Asl, and S. M. Mousavi, "Refractive index measurement using Tamm plasmon resonance on fiber tip," Photonics Nanostructures - Fundam. Appl., vol. 63, 2025, Art. no. 101340.

[6] W. L. Zhang, F. Wang, Y. J. Rao, and Y. Jiang, "Novel sensing concept based on optical Tamm plasmon," Opt. Express, vol. 22, no. 12, 2014, Art. no. 14524.

[7] S. Normani, P. Bertolotti, F. Bisio, M. Magnozzi, F. F. Carboni, S. Filattiera, S. Perotto, F. Marangi, G. Lanzani, F. Scotognella, and G. M. Paternò, "Tamm Plasmon Resonance as Optical Fingerprint of Silver/Bacteria Interaction," ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 15, no. 23, pp. 27750-27758, 2023.

[8] F. A. Harraz, "Porous silicon chemical sensors and biosensors: A review," Sensors Actuators B Chem., vol. 202, pp. 897-912, 2014.

[9] G. Rong and M. Sawan, "Tamm Plasmon Polariton Biosensors Based on Porous Silicon: Design, Validation and Analysis," Biosensors, vol. 13, no. 12, 2023, Art. no. 1026.

[10] Y. Zhu, W. Hu, and Y. Fang, "Direct excitation of the Tamm plasmon-polaritons on a dielectric Bragg reflector coated with a metal film," Opto-Electronics Rev., vol. 21, no. 3, pp. 338-343, 2013.

[11] M. M. Abadla, H. A. Elsayed, and A. Mehaney, "Thermo-optical properties of binary one dimensional annular photonic crystal including temperature dependent constituents," Phys. E Low-dimensional Syst. Nanostructures, vol. 119, 2020, Art. no. 114020.

[12] J. Haberko, L. S. Froufe-Pérez, and F. Scheffold, "Transition from light diffusion to localization in three-dimensional amorphous dielectric networks near the band edge," Nat. Commun., vol. 11, no. 1, 2020, Art. no. 4867.

[13] M. A. Ordal, R. J. Bell, R. W. Alexander, L. L. Long, and M. R. Querry, "Optical properties of fourteen metals in the infrared and far infrared: Al, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Mo, Ni, Pd, Pt, Ag, Ti, V, and W," Appl. Opt., vol. 24, no. 24, pp. 4493-4499, 1985.

[14] T. V. Nguyen, D. C. Vu, T. S. Pham, H. Bui, T. B. Pham, T. H. C. Hoang, V. H. Pham, and V. H. Pham, "Quasi‐3D‐Structured Surface‐Enhanced Raman Scattering Substrates Based on Silver Nanoparticles/Mesoporous Silicon Hybrid," Phys. Status Solidi, vol. 219, no. 18, 2022, Art. no. 2200128..

[15] J. R. Mejía-Salazar and O. N. Oliveira, "Plasmonic Biosensing," Chem. Rev., vol. 118, no. 20, pp. 10617-10625, 2018.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.15381

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ