Гога Александр Владимирович, асп. каф. микро- и наноэлектроники, мл. науч. сотр. науч.-исслед. лаб. «Нанофотоника» и науч.-исслед. лаб. «Интегрированные микро- и наносистемы»,
220013, Минск, ул. П. Бровки, 6..
Тел.: +375 17 293-88-69.
Hoha Aliaksandr Vladimirovich, Postgraduate of the Department of Micro- and Nanoelectronics, Junior Researcher at the Research Laboratory “Nanophotonics” and Research Laboratory “Integrated Micro- and Nanosystems”,
6, Brovki St., Minsk, 220013.
Tel.: +375 17 293-88-69.
Ронишенко Б. В., канд. хим. наук, науч. сотр.,
Минск.
Bahdan V. Ranishenka, Cand. Sci. (Chem.), Researcher,
Minsk.
Одно из перспективных направлений label-free-анализа – оптические биосенсоры на основе 2D фотонных кристаллов, созданных из массива наностолбиков. Минусом таких кристаллов, сформированных, как правило, на основе кремния и его диоксида, является применение технологии фотолитографии. Использование фотонных кристаллов на базе самоорганизованных систем, таких как массивы наностолбиков оксида ниобия и тантала, полученных анодированием двухслойных систем Al/Nb и Al/Ta, позволяет решить данную проблему. Проведено моделирование оптических свойств фотонных кристаллов на основе массивов наностолбиков оксида ниобия и тантала. Чувствительность биосенсора определялась смещением главного пика отражения относительно его положения при заполнении пустот между наностолбиками фотонных кристаллов воздухом и биотином-стрептавидином. Выполнена оценка спектров отражения при специфическом и неспецифическом связывании биотина-стрептавидина с поверхностью фотонных кристаллов. Интенсивность главного пика отражения биосенсора на основе оксида тантала с металлическим подслоем Ta составила 0,41 отн. ед. на длине волны 353 нм, смещения пиков при распределении показателя преломления 1,46 для специфического и неспецифического связывания – 12 и 24 нм соответственно. Интенсивность главного пика отражения биосенсора на основе оксида ниобия с металлическим подслоем Nb составила 0,51 отн. ед. на длине волны 371 нм, смещения пиков отражения при распределении показателя преломления 1,46 для специфического и неспецифического связывания – 12 и 31 нм соответственно.
One of the promising areas of label-free analysis is optical biosensors based on 2D photonic crystals created from an array of nanopillars. The disadvantage of such crystals, usually formed on the basis of silicon and its dioxide, is the use of photolithography technology. The use of photonic crystals based on self-organized systems, such as arrays of niobium and tantalum oxide nanopillars obtained by anodizing two-layer Al/Nb and Al/Ta systems, allows us to solve this problem. The optical properties of photonic crystals based on arrays of niobium and tantalum oxide nanopillars were simulated. The sensitivity of the biosensor was determined by the shift of the main reflection peak relative to its position when filling the voids between the nanopillars of photonic crystals with air and biotin-streptavidin. The reflection spectra were estimated for specific and non-specific binding of biotin-streptavidin to the surface of photonic crystals. The intensity of the main reflection peak of the bio sensor based on tantalum oxide with a metallic Ta sublayer was 0.41 rel. units at a wavelength of 353 nm, the shifts of the peaks with a refractive index distribution of 1.46 for specific and non-specific binding were 12 and 24 nm, respectively. The intensity of the main reflection peak of the biosensor based on niobium oxide with a metallic Nb sublayer was 0.51 rel. units at a wavelength of 371 nm, the shifts of the reflection peaks with a refractive index distribution of 1.46 for specific and non-specific binding were 12 and 31 nm, respectively.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.