组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
生物分子相互作用（biomolecular interactions，如抗原/抗体、蛋白/蛋白、DNA）；示例检测对象为 DNA 杂交物（DNA hybridization，ssDNA/dsDNA）；样品基质为水溶液（water solution，n≈1.33）
检测原理
TM 偏振光经 SF10 棱镜以 Kretschmann 构型激发银或 Ag/Au 金属膜中的表面等离子体，反射率 R 对界面局部折射率高度敏感。生物分子结合形成 SAM 或 DNA 杂交层，使局部折射率 n4 增加，引起 SPR 共振角位移和反射率变化；结合量越大，折射率变化越大，反射率变化越大。银膜比金膜 SPR 曲线更窄，灵敏度更高，但 Ag2O 氧化层具有非零虚部介电常数，增加等离子体阻尼，使曲线展宽、最小反射率变浅，灵敏度下降。Ag/Au 双金属用超薄金层防止银氧化，同时保留银的高灵敏度，实现信号放大。
检测灵敏度
峰值灵敏度: 1.64（Ag 60 nm、无 Ag2O）；0.283（Au 56 nm）；0.680（金基底 DNA 示例，Au 56 nm）；3.059（Ag/Au，Ag 50 nm、无 Au）；1.980（Ag/Au，Au 5 nm）；灵敏度斜率: A=0.676（金基底）、A=1.992（Ag/Au 双金属基底）；相关系数: R=0.9999（金基底与双金属基底）
效应效果
本文为数值模拟研究，未报告选择性、抗干扰、RSD、实际样品回收率或长期稳定性。主要性能为灵敏度：Ag 60 nm 无氧化时峰值灵敏度 1.64；Au 56 nm 时 0.283；DNA 杂交示例中，金基底最大灵敏度 0.680，Ag/Au 无金时 3.059，Au 5 nm 时 1.980，约提高 2.9 倍。反射率变化由金基底的 0.012 增至双金属的 0.036，线性斜率 A 由 0.676 增至 1.992，R 均为 0.9999。作者主张 Ag/Au 双金属可防银氧化并显著增强 SPR 成像信号。
传感器的构成
- 基底/棱镜：SF10 棱镜，Kretschmann 构型中传导 TM 偏振光并激发表面等离子体
- 附着层：铬（Cr）2 nm，增强银膜与棱镜附着
- 等离子体金属层：银（Ag）薄膜，初始 40/60 nm，提供窄 SPR 曲线和高灵敏度
- 氧化层：氧化银（Ag2O），模拟银氧化，增加等离子体阻尼并降低灵敏度
- 保护金属层：金（Au）薄膜，Ag/Au 双金属中覆盖银表面防止氧化，示例厚度 <3 nm 或 5 nm
- 识别/结合层：自组装单分子层（SAM）/DNA 杂交层（ssDNA/dsDNA），模拟生物分子结合并改变局部折射率
- 样品介质：水溶液（H2O，n≈1.33），提供分析物环境并参与 SPR 界面折射率
中文摘要
本研究针对基于银基底的表面等离子共振（SPR）成像生物传感器进行理论分析，旨在说明尽管银化学稳定性较差，仍可用于生物分子相互作用的高灵敏检测。计算表明，银膜氧化会形成氧化银（Ag2O）层，使SPR曲线变宽、共振处最小反射率变浅，从而降低灵敏度；目标分析物结合引起局部折射率变化时，也会通过共振角位移和曲线展宽影响成像灵敏度。为克服银氧化问题，作者提出在银膜上覆盖超薄金层的Ag/Au双金属基底，既能防止银氧化，又能保持银膜的高灵敏度。与常规金基底相比，Ag/Au双金属基底可显著放大SPR成像信号，为银基底用于生物分子相互作用的高灵敏SPR成像检测提供了可行方案。
英文摘要
A surface plasmon resonance (SPR) imaging biosensor based on silver substrates was investigated to demonstrate that silver could be used as a substrate material for sensitive detection of biomolecular interactions, despite its poor chemical stability. The calculation results showed that oxidation of silver film may lead to a decrease in the sensitivity due to a variation in SPR characteristics such as a broader curve width and shallower minimum reflectance at resonance. The effect of a change in the refractive index of target analytes on the sensitivity was also explored. In particular, it is noteworthy that Ag/Au bimetallic substrates with a thin gold protection layer to prevent oxidation of a silver film can provide a significant amplification of SPR imaging signals in comparison with conventional gold substrates.