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alla Macro Area: NANO & BIO FOTONICAalla Linea di Ricerca: Nanostrutture per Sensori Chimici
Sensori a risonanza plasmonica di superficie basati su cavità ottiche

I sensori a risonanza plasmonica di superficie (SPR) sono ormai uno strumento consolidato per l'analisi chimica e biologica. Nei sensori convenzionali, la lettura del segnale è comunemente basata su tecniche spettroscopiche e interferometriche, oppure su una misura diretta di potenza ottica. Anche nel sensore più performante, miglioramenti oltre il limite di risoluzione di 10 -7 unità di indice di rifrazione (RIU) non sembrano essere possibili con queste tecniche di lettura. Abbiamo proposto un nuovo approccio in cui un chip SPR serve come uno specchio a riflettività variabile in un risonatore ottico. In questo sistema, ogni variazione di indice di rifrazione (RI) cambia la quantità di luce accoppiata al SPR e quindi la finezza del risonatore. Una variazione di RI sulla superficie del chip può dunque essere rilevata misurando il tempo di vita medio dei fotoni in cavità. Tale misura è insensibile alle fluttuazioni di ampiezza della sorgente luminosa. Una prima prova sperimentale ha indicato una risoluzione RI di 10 -5 RIU. Con un estrapolazione ad una banda di 1 Hz, una risoluzione di 10 -7 è raggiungibile.
Inoltre, abbiamo studiato le prestazioni di un sensore di RI basata su uno schema di rilevamento sensibile alla polarizzazione: qui la SPR transduce variazioni di indice di rifrazione in variazioni della birifrangenza della cavità. Eccitando due modi della cavità a polarizzazione ortogonale, il segnale SPR può essere letto come una frequenza di battimento che varia con la birifrangenza. Il sensore SPR è trasformato quindi in una microbilancia RF ottica. Un'analisi teorica preliminare mostra che una risoluzione del 10 -8 -10 -9 RIU è realizzabile su tempi di osservazione di 1-30 s. Attualmente sono in corso misure di test delle prestazioni per rivelazione di biomolecole.


Schema della cavità SPR
Personale INO:

Dipendenti: Avino Saverio, Gagliardi Gianluca, Malara Pietro, Giorgini Antonio

UOS/Laboratorio INO:
Sezione INO di Napoli (Pozzuoli, NA)

INO Group/Research Team: Sensori Ottici

Applicant Areas: Scienze della Vita & Salute, Sicurezza, Metrologia & Sensori

Finanziamento da Progetti:
- Title: Bersagli, sonde e segnali in terapia diagnostica (Acronym: BERSAGLI)
- Title: Monitoraggio innovativo per le coste e l'ambiente marino (Acronym: MONICA)
Principali Prodotti della Ricerca associati:
1) Optical Cavity-Enhanced Surface Plasmon Resonance refractive index sensing presentato a: CLEO/EUROPE - IQEC 2013 European Conference on Lasers and Electro-Optics and the International Quantum Electronics Conference. (2013) di Giorgini A., Avino S., Malara P., Gagliardi G., Casalino M., Iodice M., Coppola G., Adam P., Homola J., De Natale P. (Articoli in atti di convegno)
2) An Optical-Cavity Enhanced method for Surface Plasmon Resonance sensing presentato a: Workshop nazionale "Plasmonica 2013" (2013) di oltre 10 autori inclusi: De Natale Paolo, Gagliardi Gianluca, Avino Saverio, Malara Pietro, Giorgini Antonio (Abstract/Poster/Presentazione in congresso)
3) Plasmon-resonance assisted fiber-optic resonator chemical sensor presentato a: 4th EOS Topical Meeting on Optical Microsystems (OµS’11) (2011) di Giorgini A., Avino S., Gagliardi G., Ferraro P., De Natale P., Coppola G., Casalino M., Iodice M., Homola J. (Abstract/Poster/Presentazione in congresso)
Altri Prodotti della Ricerca associati: 4

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