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Sistema de sensado basado en el efecto de resonancia de plasmón de superficie y detector de cuadrante para detección de cambios de índice de refracción.
CARLA NEIRÉ LABASTIDA ORTIZ
Nikolai Korneev
SVETLANA MANSUROVA SERGUEYEVNA
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
LSTM
infrared images
morphology
temporal classification
deep learning
En años recientes, las técnicas de resonancia de plasmón superficial (SPR) y su variante en sistemas nanoestructurados, la resonancia de plasmón superficial localizada (LSPR), han ganado protagonismo como herramientas esenciales en el desarrollo de biosensores, facilitando la detección y análisis meticulosos de sustancias químicas y biológicas. A pesar de que los sistemas SPR comerciales muestran una sensibilidad significativa, su elevada complejidad y costo han limitado su aplicación en contextos clínicos, industriales y de campo. En contraste, los sistemas LSPR, más sencillos de operar, ofrecen una sensibilidad notablemente inferior, alcanzando hasta dos órdenes de magnitud menos que los SPR. Habitualmente, tanto los sistemas SPR como los LSPR emplean cámaras digitales avanzadas o espectrofotómetros para detectar el fenómeno de resonancia plasmónica. Ante este escenario, nos hemos enfocado en desarrollar un sistema que utiliza un detector de cuadrante sensible a la posición (PSPD) para detectar SPR y LSPR. Realizamos un análisis comparativo entre ambas formas de transducción (SPR y LSPR) y evaluamos su desempeño en distintas condiciones de sensado, que incluyen variables como el tamaño de nanopartículas, longitud de onda y el tipo de medio dieléctrico a analizar. Dentro de las primeras etapas del desarrollo de proyecto de tesis, implementamos un programa de simulación para entender las características plasmonicas del transductor SPR basado en una película de oro bajo distintas condiciones. Esto derivó en espectros de reflectancia que permitieron la optimización de transductor y del sistema de sensado, considerando aspectos como el grosor de la película, la longitud de onda de la luz incidente y el índice de refracción del entorno.
In recent years, surface plasmon resonance (SPR) techniques and their nanostructured system variant, localized surface plasmon resonance (LSPR), have gained prominence as essential tools in the development of biosensors, facilitating meticulous detection and analysis of chemical and biological substances. While commercial SPR systems exhibit significant sensitivity, their high complexity and cost have limited their application in clinical, industrial, and field contexts. In contrast, LSPR systems, which are simpler to operate, offer significantly lower sensitivity, reaching up to two orders of magnitude less than SPR. Both SPR and LSPR systems typically use advanced digital cameras or spectrophotometers to detect the plasmonic resonance phenomenon. In this scenario, we have focused on developing a system that uses a position sensitive quadrant detector (PSPD) to detect SPR and LSPR. We conducted a comparative analysis between both transduction methods (SPR and LSPR) and evaluated their performance under various sensing conditions, including variables such as nanoparticle size, wavelength, and the type of dielectric medium to be analyzed. During the early stages of the thesis project’s development, we implemented a simulation program to understand the plasmonic characteristics of the SPR transducer based on a gold film under different conditions. This led to reflectance spectra that allowed us to optimize the transducer and sensing system, considering factors such as film thickness, incident light wavelength, and the refractive index of the environment.
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
2023-09
Tesis de maestría
Español
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Labastida Ortiz, C.N., (2023), Sistema de sensado basado en el efecto de resonancia de plasmón de superficie y detector de cuadrante para detección de cambios de índice de refracción, Tesis de Maestría, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
ÓPTICA
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