表面等离激元（Surface Plasmon，SP）又称为表面等离子体，是在金属表面区域的自由电子和光子相互作用而形成的电磁振荡。当光从光密介质入射到光疏介质，入射角大于或等于某一临界角时，会发生全反射现象，在此过程中，入射光波在垂直于界面方向会穿透到光疏介质约半个波长的深度，并在与界面水平方向传输微米量级的距离[23]，这种入射到光疏介质的光波叫作倏逝波。若光疏介质为金属时，倏逝波会激发金属中的自由电子振荡，在金属薄膜表面就会形成表面等离激元。当表面等离激元波与倏逝波沿金属膜表面方向的波矢匹配，就会互相耦合，发生表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）。在此状态下电磁场的能量转变为金属表面区域自由电子的集体振动能量，从而使得反射光的光强减弱到近似为零的最小值。基于SPR的生物传感器，是将分析物中的生物分子通过物理吸附或生化反应等方式固定在金属表面，使得光疏介质的折射率发生改变，折射率的改变影响光波临界角、反射光强、波长、相位等，从而实现对分析物的浓度以及成分等的探测。SPR传感器可以分为四类：棱镜型传感器、光纤型传感器、波导型传感器以及光栅型传感器。目前常用于生物检测的传感器为棱镜型传感器和光纤型传感器。
石墨烯具有一定的金属性质，且石墨烯具有较大的比表面积，石墨烯的六角蜂窝状结构与生物分子中碳基环状结构可以通过π-π相互作用，把生物分子固定在石墨烯表面。氧化石墨烯／还原氧化石墨烯表面可引入多种官能团，为生物分子的吸附固定提供良好媒介。研究发现若在传统以金为激发金属的SPR传感器上镀上石墨烯（图2-7），可将灵敏度提高到（1＋0.025L）×γ（其中L为石墨烯层数；γ>1，为石墨烯吸附生物分子效率）[24]。研究还发现对石墨烯进行一些纳米颗粒的修饰，可以显著提高SPR生物传感器的灵敏度。
(www.xing528.com)
图2-7 基于石墨烯SPR的生物传感器（L为石墨烯层数；Z0=100nm，为生物分子厚度）[24]
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
