生物传感器环形偶极子共振超表面的仿真设计

目的:设计一种基于环形偶极子共振的石墨烯超表面,以提高生物传感器的检测灵敏度。方法:根据石墨烯超表面的工作频段和环形偶极子产生原理对超表面的结构和尺寸进行设计,并利用有限元仿真软件进行超表面建模。分析超表面在工作频段的透射谱线以及其在谐振频率处的表面电场与表面电流分布;将折射率可变的生物薄膜涂覆在超表面上模拟微生物样品,计算生物薄膜单位折射率变化引起的透射谱频移,继而推导出超表面的检测灵敏度。结果:设计的超表面能够成功激发环形偶极子共振。仿真计算结果表明,超表面在共振处的灵敏度约为42 GHz/RIU。结论:设计的超表面具有较高的品质因子,可提高检测灵敏度,该研究为基于环形偶极子共振的图案化石墨烯生物传感器的设计与优化提供了依据。