Bestimmung von Brechungsindex und Dicke dünner Schichten mittels Oberflächenplasmonenresonanz

Sensoren auf Basis der Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie (SPR) ermöglichen die hochgenaue Erfassung von Veränderungen des Brechungsindex nahe der Sensoroberfläche. Die markerfreie Echtzeittechnologie erlangt größer werdendes Interesse in der Qualitätsüberwachung von Lebensmitteln sowie in der Umweltsensorik. Diese Sensoren bestehen häufig aus einem Glaskörper mit einer dünnen Goldschicht sowie einer Rezeptorschicht aus Biomolekülen oder Nanomaterialien wie z.B. Graphen. Die Rezeptoren ermöglichen einen spezifischen Sensor und können die plasmonischen Eigenschaften des Schichtsystems verbessern. Die optischen Eigenschaften des Sensorsystems sind jedoch vom verwendeten Schichtsystem sowie etwaigen Oberflächenmodifikationen abhängig. Der Brechungsindex von Metallschichten im Nanometerbereich unterscheidet sich vom Vollmaterial. Zudem werden dünne Rezeptorschichten aufgebracht, deren optische Eigenschaften oftmals nicht hinreichend bekannt sind. Wir stellen eine Methode zur Charakterisierung des Schichtsystems vor. Hierbei nutzen wir die winkelabhängige Reflektivität des Schichtsystems, welche von von den Brechungsindizes und Schichtdicken der Materialien abhängig ist.