基于表面等离激元的折射率传感器研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

#本选题研究的目的及意义
折射率是物质的一种基本光学性质，其测量在生物医学、环境监测、食品安全等领域具有重要的应用价值。

近年来，基于表面等离激元共振(spr)的折射率传感器由于其高灵敏度、快速响应、无需标记等优点，成为了该领域的研究热点。

本选题旨在研究基于表面等离激元的折射率传感器，探索其设计、制备和应用，以期为相关领域的应用提供一种高性能的传感技术。

2. 本选题国内外研究状况综述

#本选题国内外研究状况综述
表面等离激元折射率传感器作为一种新兴的传感技术，近年来在国内外受到广泛关注和研究。

##国内研究现状国内在表面等离激元折射率传感器领域的研究起步相对较晚，但发展迅速，一些高校和科研机构在传感器设计、材料制备和应用等方面取得了一系列成果。

例如，中国科学院在基于棱镜耦合的spr传感器方面开展了深入研究，研制出高灵敏度的生物传感器，用于检测蛋白质、dna等生物分子。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

#本选题研究的主要内容及写作提纲
##主要内容
本研究将围绕表面等离激元折射率传感器展开，主要内容包括以下几个方面:
1.表面等离激元理论基础:研究表面等离激元的激发条件、传播特性以及与周围介质的相互作用，为传感器设计提供理论基础。

2.表面等离激元折射率传感器设计:研究不同传感器结构，如基于棱镜耦合、波导耦合、光纤耦合、超材料和超表面等结构，通过数值模拟和仿真优化传感器参数，例如材料种类、尺寸、形状等，以获得最佳的传感性能。

3.表面等离激元折射率传感器制备:研究不同材料对传感器性能的影响，探索新型等离激元材料，例如二维材料、金属氧化物等，并结合微纳加工技术制备传感器芯片，例如电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀等。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟、实验研究和应用探索相结合的方法，具体步骤如下：
1.理论分析:研究表面等离激元的激发条件、传播特性以及与周围介质的相互作用，建立spr折射率传感器的理论模型，为传感器设计提供理论指导。

2.数值模拟:利用有限元分析软件comsol对不同传感器结构进行数值模拟，优化传感器参数，例如材料种类、尺寸、形状等，以获得最佳的传感性能。

3.实验研究:根据数值模拟结果，制备传感器芯片，并搭建实验平台，测试传感器的性能，例如灵敏度、检测限、动态范围等，验证理论模型和数值模拟结果的准确性。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面:
1.高灵敏度spr折射率传感器设计:探索新型传感器结构，例如基于超材料和超表面的结构，结合材料的优化和结构设计，提高传感器的灵敏度和分辨率。

2.新型等离激元材料的应用:研究新型等离激元材料，例如二维材料、金属氧化物等，探索其在spr折射率传感器中的应用，以提高传感器的性能和稳定性。

3.spr折射率传感器应用领域的拓展:将spr折射率传感器应用于新的领域，例如生物医学传感、环境监测、食品安全检测等，开发新的应用场景，拓展其应用范围。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 张瑞,张丹,李大龙,等.基于石墨烯-金属结构的表面等离激元生化传感器[j].物理学报,2018,67(12):127301.

[2] 刘洋,王冲,张文芳,等.基于表面等离激元透射的折射率传感特性研究[j].光子学报,2019,48(10):1024001.

[3] 王鹏飞,张志友,王强,等.基于局域表面等离激元共振的折射率传感特性研究[j].光学学报,2020,40(16):1605001.