Моделирование оптического биосенсора на основе анодных наноструктурированных оксидов ниобия и тантала

Abstract

Одно из перспективных направлений label-free-анализа – оптические биосенсоры на основе 2D фотонных кристаллов, созданных из массива наностолбиков. Минусом таких кристаллов, сформированных, как правило, на основе кремния и его диоксида, является применение технологии фотолитографии. Использование фотонных кристаллов на базе самоорганизованных систем, таких как массивы наностолбиков оксида ниобия и тантала, полученных анодированием двухслойных систем Al/Nb и Al/Ta, позволяет решить данную проблему. Проведено моделирование оптических свойств фотонных кристаллов на основе массивов наностолбиков оксида ниобия и тантала. Чувствительность биосенсора определялась смещением главного пика отражения относительно его положения при заполнении пустот между наностолбиками фотонных кристаллов воздухом и биотином-стрептавидином. Выполнена оценка спектров отражения при специфическом и неспецифическом связывании биотина-стрептавидина с поверхностью фотонных кристаллов. Интенсивность главного пика отражения биосенсора на основе оксида тантала с металлическим подслоем Ta составила 0,41 отн. ед. на длине волны 353 нм, смещения пиков при распределении показателя преломления 1,46 для специфического и неспецифического связывания – 12 и 24 нм соответственно. Интенсивность главного пика отражения биосенсора на основе оксида ниобия с металлическим подслоем Nb составила 0,51 отн. ед. на длине волны 371 нм, смещения пиков отражения при распределении показателя преломления 1,46 для специфического и неспецифического связывания – 12 и 31 нм соответственно.