一种表面附着金纳米颗粒的U型光纤模型的模拟方法和模型技术

本发明专利技术公开了一种表面附着金纳米颗粒的U型光纤模型的模拟方法和模型，方法包括以下步骤：参考实际实验数据，利用COMSOL软件的几何光学模块建立裸U型光纤模型，并再利用波动光学模块模拟单个金纳米颗粒的LSPR效应后扩展到裸U型光纤模型的探针表面；根据光在探针部分的折反射次数、几何光学模块等效出来的折反射过程的透射率、波动光学模块等效出来的金纳米颗粒的吸收率，提出输出光强的等效计算公式。本发明专利技术解决由于生物医学检测方面的相关探头尺寸肉眼可见、而金纳米颗粒颗粒太小，导致COMSOL Multiphysics软件内部网格无法划分，单个理论模型无法建立的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种表面附着金纳米颗粒的U型光纤模型的模拟方法和模型
本专利技术涉及光纤模拟领域，尤其涉及一种表面附着金纳米颗粒的U型光纤模型的模拟方法和模型。
技术介绍
由于光纤传感器对生物分子具有良好的亲和力和非侵入性，非常适用于临床传感应用，特别是在无标签分析、小型化平台、远程监测和实时检测细胞等方面。细胞表面的蔗糖分子在细胞识别中起着重要作用，可作为光学检测的物理吸附受体细胞。金属纳米颗粒具有与细胞相当的尺寸，可以有效吸附生物分子。典型的检测方法是基于金属纳米颗粒的局部表面等离子体共振(LSPR)效应，这是一种涉及金属中自由电子波的共振现象，发生在纳米颗粒和纳米级粗糙表面等金属纳米结构中。实验发现，金纳米颗粒的共振吸收峰比其他金属纳米颗粒更明显，对光纤传感器具有决定性影响。利用金纳米颗粒的LSPR效应，可以获得更好的吸光度和折射率(RI)灵敏度。吸光度作为一个重要的物理参数，是指材料对光的吸收能力。鉴于LSPR效应表示电磁波与金属纳米颗粒之间的共振吸附效应，可将用于癌细胞检测的光纤传感器的折射率灵敏度看作是在固定波长下吸光度变化与外界介质折射率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面附着金纳米颗粒的U型光纤模型的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：/n参考实际实验数据，利用COMSOL软件的几何光学模块建立裸U型光纤模型，再利用波动光学模块模拟单个金纳米颗粒的LSPR效应后扩展到裸U型光纤模型的探针表面；所述裸U型光纤模型包括纤芯和部分包覆所述纤芯的包层，所述未包覆部分的纤芯为U型探针，所述金纳米颗粒颗粒以单金纳米颗粒层的方式等效添加于探针表面；/n根据光在探针部分的折反射次数、几何光学模块等效出来的折反射过程的透射率、波动光学模块等效出来的金纳米颗粒的吸收率，提出等效计算公式。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面附着金纳米颗粒的U型光纤模型的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：
参考实际实验数据，利用COMSOL软件的几何光学模块建立裸U型光纤模型，再利用波动光学模块模拟单个金纳米颗粒的LSPR效应后扩展到裸U型光纤模型的探针表面；所述裸U型光纤模型包括纤芯和部分包覆所述纤芯的包层，所述未包覆部分的纤芯为U型探针，所述金纳米颗粒颗粒以单金纳米颗粒层的方式等效添加于探针表面；
根据光在探针部分的折反射次数、几何光学模块等效出来的折反射过程的透射率、波动光学模块等效出来的金纳米颗粒的吸收率，提出等效计算公式。


2.根据权利要求1所述的一种表面附着金纳米颗粒的U型光纤模型的模拟方法，其特征在于：所述参考实际实验数据，利用COMSOL软件的几何光学模块建立裸U型光纤模型，包括：
根据实际实验数据，利用COMSOL软件的几何光学模块设置裸U型光纤模型的参数，包括纤芯芯径、包层厚度、芯径折射率n1、包层折射率n2，得到裸U型光纤在不同弯曲直径下透射率的变化情况；
计算多种弯曲直径的裸U型光纤在不同溶液折射率下的吸光度曲线，得到对应的折射率灵敏度值，并与实际实验数据进行验证。


3.根据权利要求1所述的一种表面附着金纳米颗粒的U型光纤模型的模拟方法，其特征在于：所述利用波动光学模块模拟单个金纳米颗粒的LSPR效应后扩展到裸U型光纤模型的探针表面，包括：
利用COMSOL软件的波动光学模块模拟单个金纳米颗粒的LSPR效应，包括设置金纳米颗粒的大小以及环境变量参数后进行模拟，得到共振吸收峰；当实际实验数据中的金纳米颗粒的共振吸收峰与模型的共振吸收峰符合比较要求时，将所有金纳米颗粒的贡献相加，将之等效为单层金纳米颗粒扩展到整个模型的探针表面。


4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗英捷，邬劭轶，朱钦圣，李晓瑜，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51