Study of various sensing platforms in the infrared wavelength region based on surface plasmon resonance
저자
발행사항
Seoul : Graduate School, Korea University, 2022
학위논문사항
학위논문(박사)-- 고려대학교 대학원: 신소재공학과 2022. 2
발행연도
2022
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
표면 플라즈몬 공명 기반 적외선 파장 영역의 다양한 센싱 플랫폼 연구
형태사항
xx, 160장 : 천연색삽화, 도표 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 성태연
참고문헌: 장 11-18, 50-54, 80-82, 114-118, 142-148
UCI식별코드
I804:11009-000000257517
DOI식별코드
소장기관
An SP is a collective oscillation of free electrons at the interface between dielectric and metal layer. When the frequency of the oscillation between the incident light (external electromagnetic (EM) waves) and SP wave matches, SP could be excited and show resonance characteristics, which is called surface plasmon resonance (SPR). SPR can be classified according to where it exists : surface plasmon polariton (SPP), localized surface plasmon (LSPR), and graphene surface plasmon resonance (GSPR; which is similar to SPP). Each of them are already have versatile applications such as nano-scale optical sensors, optoelectronic devices, and optical biosensors. The practical application of SPR has been already studied, however, from the material point of view, the performance of devices and nano-structures could be further improved.
In this regards, this thesis focuses on the enhancement in optical or electrical performance of various device in infrared wavelength region based on SPR.
The first part covered an active tunable guided mode resonance filter with graphene. The effect of geometrical parameters of filter structure, material properties of graphene and constituent materials on the spectral response of the tunable filter was simulated. The tunability of resonance wavelength becomes better as the number of graphene layer increases and the damping constant of graphene decreases. In addition, we confirmed that the tunable GMR filter exhibits best performance when the graphene layer is adjacent to the waveguide. The second part concentrates on metal nanodisk filter array, which was fabricated by nanoimprint lithography, employed as an optical filter for mid-infrared spectrometer, and applied to the spectral reconstruction of the infrared spectrum using digital signal processing. The results verified the feasibility of on-chip spectrometer based on a plasmonic nanodisk filter array. The last part dealt with a more systematic and quantitative demonstration on the resolution enhancement of bimetallic waveguide-coupled surface plasmon resonance (Bi-WCSPR) sensors when applied to the detection of C-reactive protein (CRP), a widely accepted biomarker of inflammation in cardiovascular disease. It was confirmed that the Bi-WCSPR configuration with a high Ag to Au ratio has a figure-of-merit 2.53 times higher than conventional Au and a limit-of-detection order of magnitude lower than the cut-off level for CRP. More interestingly, it was found that when using the Bi-WCSPR configurations, the resolution enhancement in the intensity interrogation mode becomes more evident as the CRP concentration is lowered to the cut-off level.
SP는 유전체와 금속층 사이의 계면에서 자유 전자의 집합적 진동입니다. 입사광(외부 전자기(EM)파)과 SP파의 진동 주파수가 일치하면 SP가 여기되어 공진 특성을 나타낼 수 있는데, 이를 표면 플라즈몬 공명(SPR)이라고 합니다. SPR은 존재하는 위치에 따라 SPP(Surface plasmon polariton), LSPR(localized surface plasmon), SPP와 유사한 GSPR(graphene surface plasmon resonance)로 분류할 수 있습니다. 그들 각각은 이미 나노 스케일 광학 센서, 광전소자 및 광학 바이오 센서와 같은 다양한 응용 분야를 가지고 있습니다. SPR의 실분야 적용은 이미 충분히 연구되었지만 재료의 관점에서 장치 및 나노 구조의 성능은 더욱 향상될 수 있습니다.
이에 본 논문은 SPR을 기반으로 적외선 파장 영역에서 다양한 소자의 광학적 또는 전기적 성능 향상에 초점을 맞추었습니다.
첫 번째 부분에서는 그래핀을 사용하여 조정 가능한 활성 유도 모드 공진 필터를 다룹니다. 가변 필터의 스펙트럼 응답에 대한 필터 구조, 그래핀의 재료 특성 및 구성 재료의 기하학적 매개변수의 영향을 시뮬레이션 했습니다. 공진 파장의 조정성은 그래핀 층의 수가 증가하고 그래핀의 감쇠 상수가 감소할수록 더 좋아진다. 또한, 가변 GMR 필터는 그래핀 층이 도파관에 인접할 때 최고의 성능을 나타내는 것을 확인했습니다. 두 번째 부분은 나노임프린트 리소그래피로 제작된 금속 나노디스크 필터 어레이로 중적외선 분광기의 광학 필터로 사용되며 디지털 신호 처리를 사용하여 적외선 스펙트럼의 스펙트럼 재구성에 적용됩니다. 결과는 플라즈몬 나노디스크 필터 어레이를 기반으로 한 온칩 분광기의 타당성을 검증했습니다. 마지막 부분에서는 심혈관계 염증 질환의 바이오마커로써 널리 인정되는 C-반응성 단백질(CRP) 검출에 적용할 때 바이메탈 도파관 결합 표면 플라즈몬 공명(Bi-WCSPR) 센서의 분해능 향상에 대한 보다 체계적이고 정량적인 시연을 다루었습니다. 심혈관 질환. Ag 대 Au 비율이 높은 Bi-WCSPR 구성은 기존 Au보다 2.53배 높은 성능 지수와 CRP의 컷오프 수준보다 낮은 검출 한계 차수를 갖는 것으로 확인되었습니다. 더 흥미롭게도 Bi-WCSPR 구성을 사용할 때 CRP 농도가 컷오프 수준으로 낮아질수록 강도 질문 모드의 해상도 향상이 더 분명해지는 것으로 나타났습니다.
분석정보
서지정보 내보내기(Export)
닫기소장기관 정보
닫기권호소장정보
닫기오류접수
닫기오류 접수 확인
닫기음성서비스 신청
닫기음성서비스 신청 확인
닫기이용약관
닫기학술연구정보서비스 이용약관 (2017년 1월 1일 ~ 현재 적용)
학술연구정보서비스(이하 RISS)는 정보주체의 자유와 권리 보호를 위해 「개인정보 보호법」 및 관계 법령이 정한 바를 준수하여, 적법하게 개인정보를 처리하고 안전하게 관리하고 있습니다. 이에 「개인정보 보호법」 제30조에 따라 정보주체에게 개인정보 처리에 관한 절차 및 기준을 안내하고, 이와 관련한 고충을 신속하고 원활하게 처리할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 개인정보 처리방침을 수립·공개합니다.
주요 개인정보 처리 표시(라벨링)
목 차
3년
또는 회원탈퇴시까지5년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한3년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한2년
이상(개인정보보호위원회 : 개인정보의 안전성 확보조치 기준)개인정보파일의 명칭 | 운영근거 / 처리목적 | 개인정보파일에 기록되는 개인정보의 항목 | 보유기간 | |
---|---|---|---|---|
학술연구정보서비스 이용자 가입정보 파일 | 한국교육학술정보원법 | 필수 | ID, 비밀번호, 성명, 생년월일, 신분(직업구분), 이메일, 소속분야, 웹진메일 수신동의 여부 | 3년 또는 탈퇴시 |
선택 | 소속기관명, 소속도서관명, 학과/부서명, 학번/직원번호, 휴대전화, 주소 |
구분 | 담당자 | 연락처 |
---|---|---|
KERIS 개인정보 보호책임자 | 정보보호본부 김태우 | - 이메일 : lsy@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0439 - 팩스번호 : 053-714-0195 |
KERIS 개인정보 보호담당자 | 개인정보보호부 이상엽 | |
RISS 개인정보 보호책임자 | 대학학술본부 장금연 | - 이메일 : giltizen@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0149 - 팩스번호 : 053-714-0194 |
RISS 개인정보 보호담당자 | 학술진흥부 길원진 |
자동로그아웃 안내
닫기인증오류 안내
닫기귀하께서는 휴면계정 전환 후 1년동안 회원정보 수집 및 이용에 대한
재동의를 하지 않으신 관계로 개인정보가 삭제되었습니다.
(참조 : RISS 이용약관 및 개인정보처리방침)
신규회원으로 가입하여 이용 부탁 드리며, 추가 문의는 고객센터로 연락 바랍니다.
- 기존 아이디 재사용 불가
휴면계정 안내
RISS는 [표준개인정보 보호지침]에 따라 2년을 주기로 개인정보 수집·이용에 관하여 (재)동의를 받고 있으며, (재)동의를 하지 않을 경우, 휴면계정으로 전환됩니다.
(※ 휴면계정은 원문이용 및 복사/대출 서비스를 이용할 수 없습니다.)
휴면계정으로 전환된 후 1년간 회원정보 수집·이용에 대한 재동의를 하지 않을 경우, RISS에서 자동탈퇴 및 개인정보가 삭제처리 됩니다.
고객센터 1599-3122
ARS번호+1번(회원가입 및 정보수정)