表面等离子共振技术SPR综述.doc

表面等离子共振技术SPR综述.doc:..表面等离了共振技术(surfaceplasmonresonancetechnology,SPR)综述作者:刘闯等来源:北者大学单分了与纳米牛物学实验室摘要:SPR技术作为检测,分析生物分子相互作用的有效工具,有些国家已经生产出成熟的商业化的SPR传感系统。对SPR生物传感器的工作原理,应用领域,最新进展作出阐述,并对其在生物分子检测领域的应用和研究发展前景进行了讨论。引言:表面等离子共振技术(surfaceplasmonresonancetechnology,SPR)是20世纪90年代发展起来的一种生物分子检测技术,是基于SPR检测生物传感芯片(biosensorchip)上配位体与分析物作用的一种前沿技术,在20世纪初,Wood观测到连续光谱的偏振光照射金属光栅时出现了反常的衍射现象,并且对这种现象进行了公开描述。1941年,Fano用金属与空气界面的表面电磁波激发模型对这-一现象给出了解释。1957年,Ritchie发现,当电子穿过金属薄片时•存在数量消失峰。他将这种消失峰称之为“能量降低的”等离子模式,并指出了这种模式和薄膜辿界的关系,第一次提出了用于描述金属内部电界面闽/折关液的于学律区界面子密度纵向波动的“金属等离子体”的概念。2年后,Powel1和Swan用实验证实了Ritche的理论。随后,Stem和Farrell给出了这种等离子体模式的共振条件,并将其称为“表面等离子共振技术(surfaceplasmonresonance,SPR)"。1968年,Otto和Kretschmann等人研究了金属和介质界面用光学方式激发SPR的问题。并分别设计了两种棱镜耦合方式。此后,SPR技术获得了长足的发展。1990年,国际上第一台商业生产的生物传感器在瑞典的Riocore公司诞生。实践证明,SPR传感器与传统检测手段比较,具有无需对样品进行标记,实时监测,灵敏度高等突出优点。所以,在医学诊断,生物监测,生物技术,药品研制和食品安全检测等领域有广阔的应用前景。基本原理_1消失波,在波动光学没有发展起来以前,菲涅尔定理很好地描述了光在介质表面的行走路径。(nlsin01=n2sin02),可以看出,半光从光密介质入射到光疏介质时(nl>n2)就会有全反射现象的产生。但以波动光学的角度来重新研究全反射的时候就会发现,全反射的光波会透过光疏介质约为光波波长的一个深度,再沿界而流动约半个波长再返回光密介质。光的总能量没有发生改变。透入光疏介质的光波成为消失波。图2消失波在界面的传播2表面等离子波;等离子体通常是指由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体,其中正、负带电粒子数FI儿乎相等,内部不形成空间电荷。如果把金属的价电子看成是均匀正电荷背景下运动的电子气体,这实际上也是一种等离子体。当金属受到电磁干扰的时,金属中的电子密度分布就会变得不均匀。设想在某一区域电子密度低于平均密度,那么就会形成局部的正电荷过剩。这时由于库仑引力作用,会把近邻的电子吸引到该区域,而被吸引的电子由于获得附加的动量,乂会使该区域聚集过多的负电荷,然而,由于电子间的排斥作用,使电子再度离开该区域,从而形成价电子相对于正电荷背景的起伏振荡。由于库仑力的长程作用,这种局部的电子密度振荡将形成