Fig. 1 Le modèle N-Layer pour le biocapteur à résonance plasmonique de surface (SPR) :prisme | Au (50 nm) | graphène (L 0,34 nm) | moyen de détection, où L est le nombre de couches de graphène, et z0 =100 nm est l'épaisseur de la couche de biomolécule.
L'ajout de quelques couches de graphène sur le biocapteur SPR à film d'or conventionnel augmentera considérablement sa sensibilité. L'amélioration de la sensibilité provient de l'adsorption accrue des biomolécules par la couche de graphène et de la modification optique de la couche de graphène sur le SPR.
Les biocapteurs à résonance plasmonique de surface (SPR) sont des capteurs optiques, qui utilisent des ondes de polaritons plasmoniques de surface pour sonder les interactions entre les biomolécules et la surface du capteur. Dans la configuration conventionnelle du biocapteur SPR, un film métallique mince est déposé sur une face du prisme, séparant le milieu de détection et le prisme. Le film métallique est généralement fabriqué à partir de métaux nobles, comme l'or et l'argent, qui soutiennent la propagation du polariton de plasmon de surface aux fréquences de la lumière visible. Mais, l'or est généralement préféré car il a une bonne résistance à l'oxydation et à la corrosion dans différents environnements.
Cependant, les biomolécules s'adsorbent mal sur l'or. Cet inconvénient limite la sensibilité du biocapteur SPR classique.
Une manière intéressante d'améliorer la sensibilité du biocapteur SPR est de fonctionnaliser le film d'or avec des éléments de reconnaissance biomoléculaire (BRE) afin d'améliorer l'adsorption des biomolécules sur la surface de l'or.
Fig. 2 (a) Les courbes de résonance plasmonique de surface pour le biocapteur conventionnel (L =0) (traits fins noirs) et le biocapteur graphène monocouche (L =1) (traits épais bleus) pour la lumière laser He-Ne (λ0 =633 nm) :prisme (1.723) | Au (50 nm, 0,1726 + i 3,4218) | graphène (L × 0,34 nm, 3 + je 1.149106) | de l'eau (1.33) avant (traits pointillés) et après (traits pleins) l'adsorption des biomolécules, en supposant le même changement d'indice de réfraction ∆n =0,005. (b) L'amélioration de la sensibilité ∆SRIL/SRI0 en fonction du nombre de couches de graphène L.
Ici, nous proposons d'utiliser le graphène comme BRE, où une feuille de graphène est enduite sur la surface d'or dans la configuration conventionnelle du biocapteur SPR. Le graphène sur Au (111) a été proposé et fabriqué récemment, qui est montré pour adsorber de manière stable les biomolécules avec des structures annulaires à base de carbone (par exemple ADNsb).
Cette propriété spéciale du graphène permet un plus grand changement d'indice de réfraction près du graphène | interface du milieu de détection que celle du biocapteur SPR conventionnel. De plus, le revêtement de la surface de l'or avec du graphène modifiera également la constante de propagation du polariton de plasmon de surface (SPP); modifier ainsi la sensibilité au changement d'indice de réfraction.
