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
链霉亲和素（streptavidin，作为目标生物分子）与生物素（biotin）的结合体系；样品基质：模拟溶液（论文未指定实际样品基质）
检测原理
该传感器基于Kretschmann棱镜耦合的LSPR机制。p偏振激光经熔融石英棱镜入射到金薄膜，在满足共振条件时激发表面等离子极化激元（SPP），反射率曲线出现尖锐谷。石墨烯层覆盖在金膜上，一方面增强生物分子在界面的吸附效率，另一方面改变SPP传播常数和界面有效折射率，从而提高对折射率变化的灵敏度。当生物素与链霉亲和素结合时，传感界面附近生物分子层厚度与折射率发生变化，导致共振角或共振波长偏移。偏移量与生物分子结合量引起的Δn及吸附效率相关；石墨烯层数增加和较低工作波长可增大偏移，实现信号增强。
检测灵敏度
未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
论文为理论/数值研究，未报告实际样品回收率、RSD、选择性或抗干扰数据。模拟采用632.8 nm激光、50 nm金膜、2 nm石墨烯和60 nm链霉亲和素层。结果显示，石墨烯修饰使LSPR传感器的吸附效率和灵敏度均显著高于常规金膜LSPR传感器；灵敏度随石墨烯层数增加近似线性提高，较低工作波长下灵敏度更高。共振反射率及其变化受石墨烯层数影响，共振角偏移随工作波长升高而下降，并给出指数拟合关系。作者认为石墨烯增强型LSPR传感器具有可调谐、稳定和高灵敏度潜力，适合生物分子相互作用监测。
传感器的构成
- 基底/棱镜：熔融石英玻璃棱镜（fused silica glass prism），提供p偏振光并激发倏逝波
- 换能金属层：金薄膜（Au thin film，50 nm），支持表面等离子极化激元（SPP）并产生LSPR反射谷
- 纳米材料修饰层：石墨烯片（graphene sheet，2 nm），增强生物分子吸附效率并改变SPP传播常数
- 识别/结合层：生物素-链霉亲和素体系（biotin-streptavidin），作为模型生物分子识别与结合层
- 信号读出：光学检测系统（optical detection system），记录反射率曲线及共振角/波长偏移
中文摘要
本文研究在局部表面等离子共振（LSPR）生物传感器中引入石墨烯层以增强灵敏度与吸附效率。该传感器采用Kretschmann棱镜耦合结构，由熔融石英玻璃棱镜、金薄膜、石墨烯层及生物分子识别层组成，并以生物素-链霉亲和素相互作用作为模型体系，监测金薄膜上石墨烯层表面的生物分子结合。通过理论推导和数值模拟，系统评估了不同生物分子层厚度、石墨烯层数和工作波长下传感器的灵敏度与吸附效率。结果表明，与常规金膜LSPR传感器相比，石墨烯修饰的LSPR传感器具有更高的灵敏度和吸附效率；在固定工作波长下，灵敏度随石墨烯层数增加近似线性提高，且较低工作波长有利于提高灵敏度。研究还建立了共振角偏移与工作波长之间的指数关系，为优化石墨烯增强型LSPR生物传感器设计提供依据。
英文摘要
This paper investigates the enhancement of the sensitivity and adsorption efficiency of a localized surface plasmon resonance (LSPR) biosensor that includes a layer of graphene sheet on top of the gold layer. For this purpose, biomolecular interactions of biotin-streptavidin with the graphene layer on the gold thin film are monitored. The performance of the LSPR graphene biosensor is theoretically and numerically assessed in terms of sensitivity and adsorption efficiency under varying conditions, including the thickness of biomolecule layer, number of graphene layers and operating wavelength. Enhanced sensitivity and improved adsorption efficiency are obtained for the LSPR graphene biosensor in comparison with its conventional counterpart. It is found that the LSPR graphene biosensor has better sensitivity with lower operating wavelength and larger number of graphene layers.