Plasmonic Micro-Channel Assisted Photonic Crystal Fiber Based Highly Sensitive Sensor for Multi-Analyte Detection

功勋 材料科学 表面等离子共振 折射率 分析物 等离子体子 光子晶体光纤 光电子学 灵敏度(控制系统) 检出限 光学 波长 纳米技术 化学 纳米颗粒 电子工程 物理 物理化学 色谱法 工程类
作者
Q. M. Kamrunnahar,Firoz Haider,Rifat Ahmmed Aoni,Jannatul Robaiat Mou,Shamsuttiyeba Shifa,Feroza Begum,H.A. Abdul-Rashid,Rajib Ahmed
出处
期刊:Nanomaterials [MDPI AG]
卷期号:12 (9): 1444-1444 被引量:24
标识
DOI:10.3390/nano12091444
摘要

A dual-channel propagation controlled photonic crystal fiber (PCF)-based plasmonic sensor was presented to detect multiple analytes simultaneously. Plasmonic micro-channels were placed on the outer surface of the PCF, which facilitates an easy sensing mechanism. The sensor was numerically investigated by the finite element method (FEM) with the perfectly matched layer (PML) boundary conditions. The proposed sensor performances were analyzed based on optimized sensor parameters, such as confinement loss, resonance coupling, resolution, sensitivity, and figure of merit (FOM). The proposed sensor showed a maximum wavelength sensitivity (WS) of 25,000 nm/refractive index unit (RIU) with a maximum sensor resolution (SR) of 4.0 × 10-6 RIU for channel 2 (Ch-2), and WS of 3000 nm/RIU with SR of 3.33 × 10-5 RIU for channel 1 (Ch-1). To the best of our knowledge, the proposed sensor exhibits the highest WS compared with the previously reported multi-analyte based PCF surface plasmon resonance (SPR) sensors. The proposed sensor could detect the unknown analytes within the refractive index (RI) range of 1.32 to 1.39 in the visible to near infrared region (550 to 1300 nm). In addition, the proposed sensor offers the maximum Figure of Merit (FOM) of 150 and 500 RIU-1 with the limit of detection (LOD) of 1.11 × 10-8 RIU2/nm and 1.6 × 10-10 RIU2/nm for Ch-1 and Ch-2, respectively. Due to its highly sensitive nature, the proposed multi-analyte PCF SPR sensor could be a prominent candidate in the field of biosensing to detect biomolecule interactions and chemical sensing.
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