This is an outdated version published on 2022-08-12. Read the most recent version.

Gas sensor using surface plasmon resonance, a simulations-based study

Authors

  • Edinson Leonardo Gelvez Departamento de Física, Grupo Óptica Moderna, Universidad de Pamplona, Colombia
  • Jorge Enrique Rueda Departamento de Física, Grupo Óptica Moderna, Universidad de Pamplona, Colombia
  • Luis Alfonso Guerra Departamento de Física, Grupo Óptica Moderna, Universidad de Pamplona, Colombia

DOI:

https://doi.org/10.24054/bistua.v20i1.1401

Keywords:

Plasmónica, resonancia de plasmón superficial, detección óptica, campo evanescente

Abstract

Los plasmones superficiales propagantes son oscilaciones colectivas de los electrones presentes en superficies de film metálica, con los cuales es posible acoplar luz de un haz incidente. En el siguiente trabajo, presentamos una revisión teórica soportada con simulaciones, de los fundamentos físicos de la resonancia de plasmón de superficie usando sistemas Dieléctrico/película Au/Dieléctrico o Dieléctrico/película Ag/Dieléctrico. Estudiamos las posibilidades de la implementación de un sensor de gases usando estos dos tipos de estructuras.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Edinson Leonardo Gelvez, Departamento de Física, Grupo Óptica Moderna, Universidad de Pamplona, Colombia

Físico, Universidad de Pamplona, Colombia.

Jorge Enrique Rueda, Departamento de Física, Grupo Óptica Moderna, Universidad de Pamplona, Colombia

F´´ísico, Doctor en Ciencias Naturales - Físca, Universidad Industrial de Santander

Luis Alfonso Guerra, Departamento de Física, Grupo Óptica Moderna, Universidad de Pamplona, Colombia

Físico, Doctor en Física, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.

References

Schasfoort, R. B., Lokate, A. M., Beusink, J. B., Pruijn, G. J., Engbers, G. H. Measurement of the analysis cycle: Scanning spr microarray imaging of autoimmune diseases. En: Handbook of Surface Plasmon Resonance, pags. 221-245. Royal Society of Chemistry, 2008.

Knoll, Wolfgang. Interfaces and thin films as seen by bound electromagnetic waves. Annual review of physical chemistry, 1998.

Sepúlveda Borja Regatos, David Armelles Reig, Gaspar Lechuga, Laura M and Fariña David. Método para el análisis del índice de refracción de un medio dieléctrico adyacente a un medio plasmónico, y dispositivo correspondiente. Oficina española de patentes y marcas, 2011.

Cesar Aurelio Herreño Fierro. Magneto plasmónica de estructuras multicapa Au|Co|Au. Universidad de los Andes, 2015.

Le Ru, E., Etchegoin, P. Principles of Surface-Enhanced Raman Spectroscopy: and related plasmonic efects. Elsevier, 2009.

Maier, S. A. Plasmonics: fundamentals and applications. Springer Science & Business Media, 2007.

Rojas Bejarano, Carlos Javier and others. Resonancia de plasmones superficiales localizados en nanopartículas de oro y plata. Universidad Distrital Francisco José de Caldas, 2020.

Fox, Mark. Optical properties of solids. American Association of Physics Teachers, 2002.

Guerra Hernández, L. A. Antenas ópticas en la nano y micro escala. Tesis Doctoral, Universidad Nacional de Cuyo, 2019.

Bonanca, M. V., Nazé, P., Deffner, S. Negative entropy production rates in Drude Sommerfeld metals. Physical Review E, 103 (1), 012109, 2021.

Wood, R. W. Xlii. on a remarkable case of uneven distribution of light in a difraction grating spectrum. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 4 (21), 396-402, 1902.

Daniel Schinca, Lucia Scafardi. Plasmónica. Centro de investigaciones ópticas, 2011.

Cubillos Morales, Fabián Camilo. Resonancia de plasmón superficial en películas delgadas de ZnO. Universidad Tecnológica de Pereira, 2017.

Guerra Hernández, L. A., Daza Millone, M. A., Cortés, E., Castez, M. F., Auguié, B., Vela, M. E., et al. Synergetic light-harvesting and near-field enhancement in multiscale patterned gold substrates. ACS Photonics, 2 (9), 1355-1365, 2015.

Pines, D. Collective energy losses in solids. Reviews of modern physics, 28 (3), 184, 1956.

Jackson, J. D. Classical Electrodynamics. ed. Wiley, New York, 1999.

Barker Jr, A. Optical measurements of surface plasmons in gold. Physical Review B, 8 (12), 5418, 1973.

Raether, H. Surface plasmons on smooth surfaces. En: Surface plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings, págs. 4-39. Springer, 1988.

Sambles, J., Bradbery, G., Yang, F. Optical excitation of surface plasmons: an introduction. Contemporary physics, 32 (3), 173-183, 1991.

Yannopapas, V., Stefanou, N. Optical excitation of coupled waveguide-particle plasmon modes: A theoretical analysis. Physical Review B, 69 (1), 012408, 2004.

Goñi Olóriz, Carlos. Camino de la resonancia de plasmón superficial en fibra óptica pulida lateralmente. Universidad Pública de Navarra, 2010.

Interaxn S.L. Informe de vigilancia tecnológica sobre aplicación de biosensores al diagnóstico simultáneo de enfermedades infecciosas. Tesis Doctoral, Fundación para el conocimiento madrid, 2004.

Sanchez, Y. M. E. Automatización de un sistema de resonancia de plasmones de superficie para medición de índice de refracción. Tesis Doctoral, Centro de investigación óptica A. C., 2013.

Sharma, A. K., Jha, R., Gupta, B. Fiber-optic sensors based on surface plasmon resonance: a comprehensive review. IEEE Sensors Journal, 7 (8), 1118-1129, 2007.

Homola, J., Piliarik, M. Surface plasmon resonance (SPR) sensors. En: Surface plasmon resonance based sensors, págs. 45-67. Springer, 2006.

Stenzel, O., et al. The physics of thin film optical spectra. Springer, 2015.

Hma Salah, Nasih. Surface Plasmon Resonance Sensing and Characterisation of Nano-Colloids for Nanotoxicology Applications. Plymouth University, 2015.

Cárdenas, M., Castiblanco, R. E., Vargas, J. H., Morales, J. Estudio de las funciones reflectancia y transmitancia de los plasmones de superficies en la configuración de kretschmann. Momento, (40), 30-55, 2010.

El Kazzy Marielle, Weerakkody Jonathan, Hurot Charlotte, Mathey Raphael, Buhot Arnaud, Scaramozzino Natale, Hou Yanxia. An Overview of Artificial Olfaction Systems with a Focus on Surface Plasmon Resonance for the Analysis of Volatile Organic Compounds. Biosensors, 2021.

Gélvez L-Edison., Rueda Jorge-Enrique, Guerra Luis-.A., Resonancia de plasmones de superficie en sistemas films metálicos. Trabajo de grado Física, Universidad de Pamplona, 2022.

How to Cite

Gelvez, E. L., Rueda, J. E., & Guerra, L. A. (2022). Gas sensor using surface plasmon resonance, a simulations-based study. BISTUA REVISTA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS, 20(1), 34–43. https://doi.org/10.24054/bistua.v20i1.1401 (Original work published July 30, 2022)

Issue

Section

Paper