oppervlakplasmonresonantie

Oppervlakplasmonresonantie (SPR) is een optisch fenomeen waarbij bij een metalen-dielektrische grens onder bepaalde omstandigheden een oppervlakteplasmon (surface plasmon polariton, SPP) kan worden opgewekt door licht. Een oppervlakteplasmon is een collectieve oscillatie van vrije elektronen aan het oppervlak die zich als een voortplantende golf langs de grens beweegt. SPR ontstaat wanneer het invallende licht het in-plane golfgetal van een SPP kan evenaren. Dit kan worden bereikt met behulp van een externe koppeling zoals een prismageleiding (Kretschmann-configuratie) of een diffractiegrating, die het benodigde golflengte- of golfinplane getal levert.

In de veelgebruikte Kretschmann-configuratie wordt een dun metaalfilm (bijvoorbeeld goud of zilver) op een prisma geplaatst. Bij toenemende invalhoek geeft de evanescente straling in het prisma een in-plane golfvector af die overeenkomt met die van de SPP op de metaal-dielectrische grens. Bij een specifieke hoek en golflengte treedt resonantie op, wat resulteert in een sterk dal in de reflectie. De resonantiehoek (of resonantiegolflengte) is afhankelijk van de refractieve index van het aangrenzende dielektricum, waardoor SPR uiterst gevoelig is voor veranderingen in de nabijheid van het oppervlak.

SPR wordt veel toegepast in biosensing en chemische sensing, omdat het labelvrij real-time waarnemingen mogelijk maakt. Veranderingen in de lokale refractieveindex door binding van biomoleculen leiden tot verschuivingen in de resonantiehoek of -golflengte, die kunnen worden gevolgd om bindingen en interacties te kwantificeren. De gevoeligheid en de scherpte van de resonantie hangen af van materiaalkeuze, filmdikte en operationele omstandigheden zoals temperatuur en oppervlaktebehandeling. Goud biedt stabiliteit, terwijl zilver vaak hogere gevoeligheid geeft maar minder chemische stabiliteit.