基于混合等离子体波导的方向性纳米天线设计：用于生物传感应用的理论分析

《Scientific Reports》：A directional nanoantenna design based on a hybrid plasmonic waveguide: theoretical analysis for biosensing applications

　　

摘要

本文提出了一种基于混合等离子体波导（HPW）配置的新型矩形孔径纳米天线（RANA）设计。通过理论分析评估了HPW的性能，并将其与有限积分技术（FIT）的结果进行了比较。在450 THz的工作频率下，使用FIT和有限元方法（FEM）对RANA的整体性能进行了研究。该纳米天线具有定向辐射特性，这一特性被用于折射率生物传感。使用折射率在1.7到1.9之间的干蛋白模型对生物传感器的性能进行了表征。传感机制依赖于监测光束方向的变化以及功率流峰值的变化，以响应作为测试材料的干蛋白（MUT）折射率的变化。所提出的生物传感器实现了每折射率单位34.5度的灵敏度。该生物传感器在工作频率为中心的2%带宽内保持优异的性能，从而增强了其检测的鲁棒性。