Fig. 1 El modelo de capa N para el biosensor de resonancia de plasmón de superficie (SPR):prisma | Au (50 nm) | grafeno (L 0,34 nm) | medio de detección, donde L es el número de capas de grafeno, y z0 =100 nm es el espesor de la capa de biomolécula.
Agregar algunas capas de grafeno al biosensor SPR de película de oro convencional aumentará su sensibilidad de manera espectacular. La sensibilidad mejorada proviene de la mayor adsorción de biomoléculas de la capa de grafeno y la modificación óptica de la capa de grafeno al SPR.
Los biosensores de resonancia de plasmón de superficie (SPR) son sensores ópticos, que utilizan ondas de polaritón de plasmón de superficie para sondear las interacciones entre biomoléculas y la superficie del sensor. En la configuración de biosensor SPR convencional, una fina película metálica se recubre en un lado del prisma, separando el medio sensor y el prisma. La película metálica suele estar hecha de metales nobles, como el oro y la plata, que apoyan la propagación del polaritón del plasmón superficial a frecuencias de luz visible. Pero, Generalmente se prefiere el oro porque tiene buena resistencia a la oxidación y corrosión en diferentes ambientes.
Sin embargo, las biomoléculas se adsorben mal en oro. Este inconveniente limita la sensibilidad del biosensor SPR convencional.
Una forma atractiva de mejorar la sensibilidad del biosensor SPR es funcionalizar la película de oro con elementos de reconocimiento biomolecular (BRE) para mejorar la adsorción de biomoléculas en la superficie del oro.
Fig.2 (a) Las curvas de resonancia del plasmón de superficie para el biosensor convencional (L =0) (líneas finas negras) y el biosensor de grafeno monocapa (L =1) (líneas gruesas azules) para luz láser He-Ne (λ0 =633 nm):prisma (1.723) | Au (50 nm, 0.1726 + i 3.4218) | grafeno (L × 0,34 nm, 3 + i 1,149106) | agua (1.33) antes (líneas discontinuas) y después (líneas continuas) de la adsorción de biomoléculas, asumiendo el mismo cambio de índice de refracción ∆n =0.005. (b) La mejora de la sensibilidad ∆SRIL / SRI0 en función del número de capas de grafeno L.
Aquí, proponemos utilizar grafeno como BRE, donde una hoja de grafeno se recubre sobre la superficie de oro en la configuración de biosensor SPR convencional. Graphene-on-Au (111) se ha propuesto y fabricado recientemente, que se ha demostrado que adsorbe de forma estable biomoléculas con estructuras de anillo basadas en carbono (por ejemplo, ssDNA).
Esta propiedad especial del grafeno permite un mayor cambio de índice de refracción cerca del grafeno | interfaz del medio de detección que la del biosensor SPR convencional. Es más, el recubrimiento de la superficie de oro con grafeno también modificará la constante de propagación del polaritón del plasmón superficial (SPP); por lo tanto, cambie la sensibilidad al cambio del índice de refracción.
