基于金银合金薄膜的高灵敏度宽光谱表面等离子体共振成像传感器

报道了一种基于金银合金薄膜的宽光谱表面等离子体共振成像(SPRI)传感器,该传感器能够对吸附在薄膜局部或整个表面上的生化分子进行原位定量检测,而且与常规的金膜SPRI传感器相比,检测成本更低,检测灵敏度更高。利用质量比1:1的金银合金溅射靶在玻璃基板上淀积了厚约50 nm的均匀的金银合金薄膜。利用实验室自制的Krestchmann结构多功能平台在不同入射角下测试了金银合金薄膜被纯水覆盖后的SPR光谱和SPR彩色图像。基于色相算法计算获得了每个SPR彩像的二维色相分布及其平均色相,从而使得宽光谱SPRI传感器能够利用平均色相作为灵敏度参数进行定量检测。实验确定了平均色相对溶液折射率(RI)变化和分子吸附最为敏感的光谱区间是595–610 nm之间。在这个窄光谱范围内,平均色相与共振波长呈线性关系,其斜率为?hue/?λR=7.52 nm-1,这意味着基于色相的RI灵敏度是基于共振波长的RI灵敏度的7.52倍,这一结论已被实验证明。将SPRI传感器的起始共振波长设定在色相敏感光谱区间内之后,实验测得基于色相的RI灵敏度为S=29879 RIU-1,比在相同条件下测得的金膜SPRI的灵敏度高8倍。利用时间分辨宽光谱SPRI方法实时监测了牛血清白蛋白(BSA)分子在金银合金薄膜表面的非特异性吸附,从实验测得的平均色相随时间的变化曲线可知BSA吸附达到平衡所需时间约15 min。研究结果表明,基于金银合金薄膜的SPRI传感器具有动态定量检测蛋白质分子吸附过程的功能。