High performance surface plasmon resonance based sensor using black phosphorus and magnesium oxide adhesion layer

Sensor basado en resonancia de plasmón superficial de alto rendimiento que utiliza una capa de adhesión de fósforo negro y óxido de magnesio

dc.contributorshatruism15@gmail.com
dc.creatorKumar, Shatrughna
dc.creatorYadav, Archana
dc.creatorMalomed, Boris A.
dc.date2023-04-18T01:53:03Z
dc.date2023-04-18T01:53:03Z
dc.date2023
dc.date.accessioned2023-09-27T20:20:10Z
dc.date.available2023-09-27T20:20:10Z
dc.identifier2296-8016
dc.identifierhttps://repositorio.uta.cl/xmlui/handle/20.500.14396/2671
dc.identifier10.3389/fmats.2023.1131412
dc.identifier9Y5EB
dc.identifierWOS:000950480500001
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/8943412
dc.descriptionA five-layered Kretschmann configuration-based novel structure is designed for a highly sensitive surface plasmon resonance (SPR) sensor. An adhesion layer of magnesium oxide (MgO) is employed on the BK7 prism to avoid the adverse effects of metallic layers, which cause SPR broadening and a decrease in the resonance magnitude. A few layers of black phosphorus (BP) on top of the silver (Ag) metal layer are added to complete the structure, which becomes the BK7/MgO/Ag/BP configuration. The investigation is carried out using attenuated total reflection (ATR), while the widely used transfer matrix method (TMM) is applied to evaluate the performance of the SPR sensor. A separate analysis is performed using three thicknesses, 5 nm, 10 nm, and 15 nm of MgO, an optimized thickness of 40 nm of Ag, and eight layers of BP. The results revealed that the configuration BK7/MgO (10 nm)/Ag (40 nm)/BP (8 layers) delivers a maximum sensitivity (S) of 234 RIU-1. Moreover, the configuration BK7/MgO (5 nm)/Ag (40 nm)/BP (8 layers) delivers a maximum figure of merit (FOM) of 38.18 RIU-1. With these kinds of extraordinary features, it is expected that the proposed SPR sensor can be applied in different fields of biosensing.
dc.descriptionUna estructura novedosa basada en la configuración de Kretschmann de cinco capas está diseñada para un sensor de resonancia de plasmón superficial (SPR) altamente sensible. Se emplea una capa de adhesión de óxido de magnesio (MgO) en el prisma BK7 para evitar los efectos adversos de las capas metálicas, que provocan el ensanchamiento de SPR y una disminución en la magnitud de resonancia. Se agregan algunas capas de fósforo negro (BP) encima de la capa de metal plateado (Ag) para completar la estructura, que se convierte en la configuración BK7/MgO/Ag/BP. La investigación se lleva a cabo utilizando la reflexión total atenuada (ATR), mientras que el método de matriz de transferencia (TMM) ampliamente utilizado se aplica para evaluar el rendimiento del sensor SPR. Se realiza un análisis separado utilizando tres espesores, 5 nm, 10 nm y 15 nm de MgO, un espesor optimizado de 40 nm de Ag y ocho capas de BP. Los resultados revelaron que la configuración BK7/MgO (10 nm)/Ag (40 nm)/BP (8 capas) ofrece una sensibilidad máxima (S) de 234 RIU-1. Además, la configuración BK7/MgO (5 nm)/Ag (40 nm)/BP (8 capas) ofrece una cifra máxima de mérito (FOM) de 38,18 RIU-1. Con este tipo de características extraordinarias, se espera que el sensor SPR propuesto pueda aplicarse en diferentes campos de la biodetección.
dc.formatapplication/pdf
dc.format12 páginas
dc.languageEnglish
dc.publisherFRONTIERS MEDIA SA
dc.relationFrontiers in Materials, vol.10 (2023)
dc.relationhttps://doi.org/10.3389/fmats.2023.1131412
dc.rightsgold
dc.rightsAcceso abierto
dc.sourceFrontiers in Materials
dc.subjectSurface Plasmon Resonance
dc.subjectSensitivity
dc.subjectBlack Phosphorus
dc.subjectMagnesium Oxide
dc.subjectBiosensor
dc.subjectSensitivity Enhancement
dc.subjectDesign
dc.subjectGold
dc.subjectResonancia Plasmónica Superficial
dc.subjectSensibilidad
dc.subjectFósforo Negro
dc.subjectÓxido de Magnesio
dc.subjectBiosensor
dc.subjectAumento de la Sensibilidad
dc.subjectDiseño
dc.subjectOro
dc.titleHigh performance surface plasmon resonance based sensor using black phosphorus and magnesium oxide adhesion layer
dc.titleSensor basado en resonancia de plasmón superficial de alto rendimiento que utiliza una capa de adhesión de fósforo negro y óxido de magnesio
dc.typeArtículo de revista


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