Самойлов Антон Володимирович. Використання біметалевих шарів і планарних діелектричних структур в оптоелектронних сенсорах: Дис... канд. фіз.-мат. наук: 01.04.01 / НАН України; Інститут фізики напівпровідників. - К., 2002. - 151арк. - Бібліогр.: арк. 140-151.
Анотація до роботи:
Самойлов А.В. Використання біметалевих шарів і планарних діелектричних структур в оптоелектронних сенсорах. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 - фізика приладів, елементів і систем. - Інститут фізики напівпровідників НАН України, Київ, 2002.
Робота присвячена дослідженню фізико-хімічних процесів на межі поділу тонкої металевої плівки з газовим чи рідким середовищем з метою оптимізації характеристик біосенсора, що базується на ефекті оптичного резонансного збудження поверхневої електромагнітної хвилі в тонкій металевій плівці при повному внутрішньому відбитті.
Досліджено проблему оптимального вибору металу – носія поверхневих поляритонів з погляду досягнення максимальної чутливості і хімічної інертності робочої поверхні біосенсора на основі ППР. Проаналізовано поводження багатошарових металевих плівок як середовищ-носіїв плазмон-поляритонних коливань. Вивчено вплив оптичних параметрів багатошарового металевого шару на форму кривої ППР. Було показано, що застосування біметалічних плівок срібла-золота дозволяє здійснити припасування основних параметрів ППР-кривої - кутове положення і напівширину плазмонного мінімуму незалежно.
Створено сенсор парів НС1 на основі ППР.
Запропоновано новий тип біосенсора на основі планарного поляризаційного інтерферометра який використовує проникливість електромагнітної хвилі в зовнішнє середовище.
Проведено оптимізацію конструкції біосенсора на основі ППІ.
Оптимізована конструкція біосенсора була протестована в якості рефрактометра та імуносенсора.
1. Уперше проаналізовано поводження біметалевих плівок як середовищ-носіїв плазмон-поляритонних коливань. Вивчено вплив оптичних параметрів біметалевого шару на форму кривої ППР. Внаслідок розрахунків показано, що введення шару з більш високою електропровідністю під золотий робочий елемент біосенсора на основі ППР приводить до звуження мінімуму ППР.
2. Експериментально визначено вплив композиції двошарових плівок на чутливість методу ППР, доведено, що застосування комбінованих плівок зменшує шум при визначенні кута ППР з 10 кутових секунд до 5 кутових секунд.
3. Створено сенсор молекул НС1 на основі біметалевих плівок як середовищ-носіїв плазмон-поляритонних коливань. Виявлено вплив адсорбції молекул НС1 на кутове положення мінімуму кривої ППР, зсув якого може досягати 60 кутових секунд. Оцінено граничну чутливість методу ППР для реєстрації молекул НС1, яка склала 10 ррм, що дозволяє застосовувати сенсор в екологічних цілях.
4. Запропоновано новий тип біосенсора на основі планарного поляризаційного інтерферометра, проведено оптимізацію його конструкції.
5. Досліджено кутовий розподіл інтенсивності і ступеня поляризації світлового випромінювання, що вийшло з планарного інтерферометра. Розподіл інтенсивності має гаусову форму, що може змінювати свою форму і відхилятися від площини хвилевода; поляризація випромінювання, що вийшло з планарного інтерферометра залежить від кута реєстрації, що є важливим для практичних застосувань.
6. Експериментально продемонстровано вплив товщини покривного шару на константу поширення й адсорбційну чутливість s- та p- поляризацій в сердечнику ППІ, отримані розрахункові номограми для визначення товщини і показника заломлення адсорбційного шару в ППІ.
7. Сенсор на основі планарного поляризаційного інтерферометра протестовано у якості рефрактометра і біосенсора на прикладі неспецифічної сорбції на поверхню нітріду кремнію бичачого сироватного альбуміну і специфічного зв’язування його з комплементарним імуноглобуліном, а також специфічного та неспецифічного зв’язування фібріногену та антитіл до нього.
Публікації автора:
Ширшов Ю.М., Свечников С.В., Кияновский А.П., Ушенин Ю.В., Венгер Е.Ф., Самойлов А.В. Биосенсор на основе планарного поляризационного волновода // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. – 1998. – № 33. – С.44-51.
Shirshov Yu.M., Svechnikov S.V., Kiyanovskii A.P., Ushenin Yu.V., Venger E.F., Samoylov A.V., Merker R. A sensor based on the planar-polarization interferometer // Sensors and Actuators A. – 1998. – Vol.68 – Р.384-387.
Пат. 46018 Україна, МПК G 01N 21/55. Спосіб детектування та визначення концентрації біомолекул та молекулярних комплексів та пристрій для його здійснення / Ширшов Ю.М., Венгер Є.Ф., Прохорович А.В., Ушенін Ю.В., Мацас Є.П., Чегель В.І., Самойлов А.В.; Бюл. № 5; Заявл. 22.10.1997; Опубл. 15.05.2002
Ширшов Ю.М., Кияновский А.П., Ушенин Ю.В., Венгер Е.Ф., Самойлов А.В., Снопок Б.А., Меркер Р. Оптимизация конструкции планарно-поляризационного интерферометра // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. – 1999 – № 34. – С.170-177.
Samoylov A.V., Lysenko S.I., Snopok B.A., Shirshov Yu.M. Integrated optical sensor based on planar polarization interferometer: analysis of angular distribution of polarization degree of outcoming light // Proc. of SPIE, Optoelectronic Information Technologies 4425 – 2000. – р.170-176.
Ширшов Ю.М., Венгер Е.Ф., Самойлов А.В., Снопок Б.А., Тележникова О.А. Биосенсоры на основе планарно-поляризационного интерферометра // Труды Всеросийской конф. с междунар. Участием “Сенсор 2000” – Санкт-Петербург. – 2000. – С.109.
Shirshov Yu.M., Snopok B.A, Samoylov A.V., Kiyanovskii A.P., Venger E.F., Nabok A.V., Ray A.K. Analysis of the response of planar polarization interferometer to molecular layer formation: fibrinogen adsorption on silicon nitride surface // Biosensors and Bioelectronics – 2001. – Vol.16 – P.381-390.
