粒子放大表面等离子体共振光谱生物传感器中有效介质理论的局限性

1：实验设计与方法选择：

本研究结合理论与实验方法。理论分析采用COMSOL Multiphysics®软件基于有限元法（FEM）的数值模拟，以及基于Maxwell-Garnett（MG）有效介质理论的半解析方法。实验工作通过Kretschmann构型的表面等离子体共振（SPR）光谱技术，采用角度扫描方式检测制备的Au/SiO₂传感平台（介质加载波导，DLWG）上的金纳米颗粒（AuNPs）。

2：样本选择与数据来源：

样本包括在SF4玻璃基底上制备的DLWG，由约49纳米的金薄膜和约670纳米的SiO₂间隔层组成。使用合成的柠檬酸盐稳定型金纳米颗粒，标称直径约15纳米。数据来源包括SPR反射率曲线、用于形貌表征的原子力显微镜（AFM）图像，以及用于金纳米颗粒尺寸分布的透射电子显微镜（TEM）图像。

3：实验设备与材料清单：

设备包括准直激光源（LM-783-PLR-75-1，75毫瓦，Ondax公司）、线性偏振器、λ/4波片、可控旋转底座（Sigma-Koki）、AFM（Multimode 8，布鲁克公司）、TEM（Tecnai Spirit G2，FEI公司）、电子束沉积系统（Leybold Univex 450）、连续流泵（FutureChemistry）及数据采集系统。材料包括SF4棱镜、折射率匹配油（Cargille实验室）、金和二氧化硅薄膜、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷（MPTS）、3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTS）、乙醇、盐酸及柠檬酸盐稳定的金纳米颗粒。

4：0）、连续流泵（FutureChemistry）及数据采集系统。材料包括SF4棱镜、折射率匹配油（Cargille实验室）、金和二氧化硅薄膜、(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷（MPTS）、3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTS）、乙醇、盐酸及柠檬酸盐稳定的金纳米颗粒。 实验步骤与操作流程：

4. 实验步骤与操作流程：DLWG的制备包括金和二氧化硅薄膜沉积、MPTS和APTS功能化处理，以及水解/缩合过程。以0.3毫升/分钟的流速将金纳米颗粒注入功能化的二氧化硅表面1-5分钟，以实现不同的表面密度。通过监测金纳米颗粒吸附前后随入射角变化的反射率曲线进行SPR测量。使用AFM和TEM进行形貌和尺寸表征。

5：3毫升/分钟的流速将金纳米颗粒注入功能化的二氧化硅表面1-5分钟，以实现不同的表面密度。通过监测金纳米颗粒吸附前后随入射角变化的反射率曲线进行SPR测量。使用AFM和TEM进行形貌和尺寸表征。 数据分析方法：

5. 数据分析方法：数据分析包括拟合SPR曲线以确定共振角偏移，利用FEM模拟电磁场和反射率，应用MG理论计算有效介电常数和表面密度，以及对AFM和TEM图像进行统计分析以确定表面密度和尺寸分布。