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基于多波長MP-SPR的薄層光學色散建模

瀏覽次數:858 發布日期:2024-7-7  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
       光色散是材料的折射率隨波長變化的特征。使用多參數表面等離子體共振(MP-SPR),可以在多個波長測量完整的SPR曲線,從而可以評估非吸收材料薄層的色散常數。使用的波長越多,對光學色散常數的估計就越好。本文給出了聚電解質多層膜(PEM)的光色散測量和分析。

簡介
       
       光學色散是指折射率(RI)隨波長(λ)的變化。各種參數函數被用來描述光色散,其中柯西方程和塞爾邁耶方程是最常用的介質材料。其中,柯西方程是最有用的:其中n為折射率,λ為波長,A, B, C等為系數,可以通過將方程擬合到已知波長處的測量折射率來確定材料的系數。λ的系數通常以微米為單位表示真空波長。在MP-SPR波長范圍內(670-980 nm),較高的項(C, D等)通常不顯著,一個簡單的雙參數方程(n= a +B/ λ2)可用于大多數介電材料的色散建模。圖1和表1說明了mpspr儀器的可用選項。曲線擬合估計的參數(使用MP-SPR Navi™的LayerSolver軟件)為:d(厚度),n (RI的實部)和k (RI的虛部)。通常只能用三個波長來解釋薄層的唯一RI和厚度(d),因為只有這樣方程的數量才等于參數(d, a和B)的數量。在本應用筆記中,通過分析具有四個波長(4-WL)的PEM薄膜給出了一些參考數據。




材料和方法

       用Sigma- Aldrich法制備了聚亞胺(PEI)、聚苯乙烯磺酸鈉鹽(PSS)和聚烯丙胺鹽酸鹽(PAH)。這些聚合物在150mm NaCl水中稀釋至0.1 mg/mL的濃度。用150mm NaCl作為運行緩沖液。使用BioNavis標準金傳感器(SPR102-AU)。如BioNavis提供的PEM試劑盒(SPR141-PE)所述,多層膜的形成方法是先應用PEI支架,然后是PSS,然后是PAH。

      在角掃描模式下獲取SPR感測圖,以收集每個時間點的完整SPR曲線。測定每次注射PAH后的厚度和RI,得到每層PEM雙分子層(PSS+PAH)最多8層的角位移。使用LayerSolver™軟件(版本1.4)分析數據,首先擬合空白傳感器,然后在每個雙層之后將層厚度設置為每個波長的全局參數,并調用RI的柯西擬合模式(圖2)。請注意,常數a和b也將被設置為全局參數,因為RI現在是通過這些參數從波長導出的。


結果和討論

       PEM吸附的傳感器圖如圖3所示。計算了每一層的總厚度和柯西色散常數。采用模擬模式2對各層進行擬合得到結果,該模式主要關注SPR峰值的最小值。雙分子層(在670 nm處)的SPR角位移幾乎是線性的,步長約為0.5度。接頭的結果如圖4所示。


 
       結果(圖4)表明,在沉積過程中,柯西常數略有變化。折射率略有下降,色散常數B增大。這可能表明層在沉積過程中變得更加水合/膨脹:靠近金的層比外層更致密。


結論

      MP-SPR儀器用多個波長的光測量完整的SPR曲線,從而表征層的獨特厚度、折射率和色散值,如圖所示。定制的儀器可以在每個通道中配備多達四個波長,為層表征提供新的見解。使用相同的儀器設置,還可以測量與層的實時和無標簽相互作用。
發布者:北京正通遠恒科技有限公司
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