Complex diffractive structures for surface plasmon resonance sensors

Abstract

Název práce: Komplexní difraktivní struktury pro senzory s povrchovými plazmony Autor: Milan Vala Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i. Vedoucí doktorské práce: Prof. Ing. Jiří Homola, CSc., DSc. Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i. Abstrakt: Biosenzory založené na rezonanci povrchových plazmonů (SPR) v současnosti představují jednu z nejpokročilejších bezznačkových technologií optické detekce. Tyto biosenzory jsou založeny na rozpoznávání změn indexu lomu v blízkosti plazmonicky aktivního kovu a umožňují rychlou a vysoce citlivou detekci celé řady biologických či chemických látek nebo analýzu biomolekulárních interakcí v reálném čase. Tato disertační práce představuje výsledky výzkumu vybraných typů komplexních difraktivních struktur s přínosem pro technologii SPR senzorů. Práce zahrnuje teoretickou analýzu, výrobu a charakterizaci vybraných difraktivních struktur a vývoj nových typů SPR biosenzorů. Výsledky práce zahrnují vývoj originální metody výroby periodických polí plasmonických nanočástic založené na vícesvazkové interferenční litografii, vývoj kompaktních SPR senzorů s vysokým rozlišením založených na difrakčních mřížkách a vývoj pokročilých SPR biosenzorů využívající speciální mody povrchového plazmonu s dlouhým a krátkým dosahem. Klíčová slova: difraktivní struktury, povrchový plazmon,...

Title: Complex diffractive structures for surface plasmon resonance sensors Author: Milan Vala Institute of Photonics and Electronics ASCR, v.v.i. Supervisor of the doctoral thesis: Prof. Jiří Homola, Ph.D., DSc. Institute of Photonics and Electronics, ASCR, v.v.i. Abstract: Nowadays, biosensors based on surface plasmon resonance (SPR) present one of the most advanced label-free optical biosensor technologies. These sensors are based on the monitoring of refractive index changes in the vicinity of a plasmonic metal and enable both rapid and sensitive detection of various biological or chemical agents as well as the analysis of biomolecular interactions in real time. This doctoral thesis presents the results of research of advanced diffractive structures having benefits for SPR biosensor technology. In addition to a theoretical analysis, this work consists of the fabrication and characterization of selected diffractive structures, and furthermore, the development of novel types of SPR biosensors based on these structures. In particular, the results presented in this thesis include the development of a novel method of fabrication of periodic plasmonic arrays based on multiple-beam interference lithography, the development of compact high-resolution diffraction grating-based SPR devices, and development of...