А.Л. МИКАЭЛЯН А.Н. ПАЛАГУШКИН, С.А. ПРОКОПЕНКО, А.П. СЕРГЕЕВ ПЛАЗМОННЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ ДЛЯ БИОФИЗИЧЕСКИХ СЕНСОРОВ

ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
А.Л. МИКАЭЛЯН
А.Н. ПАЛАГУШКИН, С.А. ПРОКОПЕНКО, А.П. СЕРГЕЕВ
Научно-исследовательский институт системных исследований РАН,
Москва
iont.niisi@gmail.com
ПЛАЗМОННЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ
ДЛЯ БИОФИЗИЧЕСКИХ СЕНСОРОВ
Рассматривается задача создания универсальных высокочувствительных сенсоров, основанных на поверхностном плазмонном резонансе в
волноводных оптических наноструктурах, применительно к разработке
новой элементной базы для биофизики, биохимии, медицины и сенсорики. Сенсоры на этой основе можно будет использовать в нейробиологии, а
после соответствующей доработки – для создания матриц межсвязи в искусственных нейросетях.
Ключевые слова: высокочувствительные сенсоры, поверхностный плазмонный резонанс, SPR, оптические наноструктуры
Введение
Одним из наиболее перспективных направлений для разработки основы современной измерительной базы для биофизических, медицинских и
клинических исследований представляется применение поверхностных
электромагнитных волн (ПЭВ) оптического диапазона в 1D-3D наноструктурах и возникающих при этом резонансных явлениях (поверхностный плазмонный резонанс – ППР, SPR).
Анализ публикаций, посвященных исследованию ПЭВ, показывает,
что интерес к этому направлению продолжает резко возрастать. За рубежом выпущены несколько книг [1–4], обобщающих результаты теоретических и экспериментальных исследований в наиболее востребованных
направлениях биохимии, биофизики, медицины и сенсорики. Много работ
посвящено изучению резонансных явлений применительно к созданию
 Работа выполнена под руководством академика А.Л. Микаэляна. Работа поддержана ОНИТ РАН, Проект 1.8 «Исследование возможности создания голографических и субволновых наноструктур для передачи и обработки сигналов в вычислительных системах».
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
11
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
нанофотонных устройств и сенсоров. Исследуются особенности прохождения поверхностной световой волны через периодические системы субволновых отверстий в металле, волноводные, замедляющие и дифракционные структуры. На этой основе разрабатываются принципиально новые
сверхминиатюрные оптические приборы и сверхвысокочувствительные
сенсоры жидких и газообразных сред.
Несколько десятков зарубежных фирм производят стационарное оборудование и аппаратуру, основанную на поверхностном плазмоном резонансе (SPR), разнообразные многоканальные сенсоры, в основном для
медицинских, клинических, биохимических анализов, исследования ДНК,
анализа пищевых продуктов, определения наличия ГМО, мониторинга
окружающей среды и ряда специальных применений (например, [5]). В то
же время отечественных аналогов этой техники не выпускается.
Современный уровень электроники, микрооптики, лазерной, компьютерной техники, плазмоники и нанофотоники позволяет практически реализовать автономные и универсальные, сверхминиатюрные и сверхвысокочувствительные сенсоры и приборы на их основе, являющиеся основой
элементной базой для мониторинга и диагностики организмов в процессе
их жизнедеятельности.
Для этого было необходимо провести теоретические и экспериментальные исследования наиболее перспективных и ранее не изученных
способов повышения чувствительности SPR сенсоров, отработать основные, необходимые для этого технологии изготовления макетных образцов
сенсоров. Разработать аппаратуру и методы измерения, программы для
расчета и моделирования. Провести разработку и изготовление экспериментальных макетов, исследовать их параметры. Данная работа является
развитием наших исследований, представленных в [6–13], и зарубежных в
[14–25].
Основные принципы работы SPR сенсоров
Поверхностный плазмонный резонанс (SPR) возникает при возбуждении световой поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ) на границе
раздела сред, одна из которых имеет отрицательную диэлектрическую
проницаемость. При одном из способов возбуждения ПЭВ, в системе диэлектрик (например, стекло) – нанослой высоко проводящего металла
(Ag, Au, Cu) – диэлектрик (например, воздух), лазерное излучение ТМполяризации падает на границу раздела сред в области углов полного отражения из диэлектрической среды с большим показателем преломления
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
12
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
(рис. 1). В такой структуре при определенном угле падения SPR наблюдается минимум интенсивности отраженного в сторону подложки излучения
R (плазмонный резонанс). При этом наиболее эффективно происходит
преобразование энергии падающего объемного светового излучения в
поверхностную волну, распространяющуюся по внешней поверхности
металлического слоя и окружающей среды. Электрическое поле волны
возбуждает колебания электронной плазмы в металле, что приводит к ее
затуханию. Затухание ПЭВ компенсируется падающей волной.
Рис. 1. Возбуждение поверхностной электромагнитной волны
Как показано на рис. 1, металлический слой может быть покрыт одним
или несколькими дополнительными тонкими слоями, играющими роль
защиты поверхности металла от внешней среды, или сорбентов, изменяющих сорбционные свойства поверхности. Вводя искусственно дополнительный слой, изменяя его толщину или оптические свойства, можно расчетным путем моделировать или экспериментально измерять чувствительность конкретной плазмонной структуры к наличию и свойствам адсорбированных на ее поверхности слоев.
На рис. 1 условно показано распределение электрического поля световой волны в такой системе. Основная энергия световой волны сосредоточена вблизи поверхности на расстоянии порядка ее длины волны, при
этом плотность энергии в этом слое возрастает до 200 раз. При наличии
дополнительного диэлектрического слоя он исполняет роль планарного
волновода, приводя, в зависимости от его толщины, к распространению в
нем различных волноводных мод.
При изменении толщин и оптических свойств компонентов такой
плазмонной структуры параметры плазмонного резонанса также изменяются, что обеспечивает возможность создания сенсоров на этой основе.
Определить параметры резонанса можно или измерением коэффициента отражения (R) в зависимости от длины волны света при фиксированном угле падения луча (частотные спектры SPR, рис.2 (а)), или измерениУДК 004.032.26(06) Нейронные сети
13
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
ем отражения излучения фиксированной длины волны при изменении
угла падения (угловые спектры SPR, рис. 2(б)).
На рис. 2 также показано смещение минимума отражения, происходящее при нанесении на поверхность серебра дополнительного слоя SiO2
толщиной 5 нм (он имитирует адсорбированный слой толщиной ~10 мономолекулярных слоев).
Ширина спектральной зависимости (рис. 2(а)) резонансной кривой на
полувысоте составляет λ = 95 нм, а ее смещение ΔλSPR = 67 нм. Для угловой зависимости (рис. 2(б)) эти значения соответственно:  = 0,610 и
ΔSPR = 0,460. Ширина спектрального минимума и величина смещения
резонанса определяют достижимую точность измерения его положения и
чувствительность к изменению оптических параметров сред и/или их
толщин. Например, при точности измерения угла с помощью неподвижной фотоприемной матрицы или гониометра 0.001o можно зафиксировать эквивалентную толщину слоя SiO2, нанесенного на поверхность серебра ~0,02 нм, что на порядок меньше толщины сплошного моноатомного слоя. При этом диапазон измеряемых толщин покрытий может составлять от сотых долей до сотен нанометров.
Êî ýô . î òðàæåí èÿ, %
100
80
60
í ì
40
20
SPR=67 í ì
0
200
400
600
800
Äëèí à âî ëí û , í ì
1000
Êî ýô . î òðàæåí èÿ, %
100
80
60

40
20
SPR=0.460
0
40
42
44
46
Óãî ë SPR, ãðàä
48
50
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
14
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
(а)
(б)
Рис. 2. Частотные (а) и угловые (б) спектры SPR
Применяя вариационный метод и добиваясь совпадения расчетной
кривой резонанса SPR с измеренной экспериментально, можно определять оптические параметры сред и толщины покрытий в нанометровом
диапазоне. Для этого нами были разработаны соответствующие программы и измерительная аппаратура.
Для проведения измерений точных абсолютных угловых зависимостей
отражения была разработана автоматизированная гониометрическая установка, выполненная на базе рентгеновского  – 2 гониометра ГУР-8 и
оборудованная двумя лазерами – “Sapphire – 460-10” (“Coherent Inc.”) с
длиной волны 460 нм и Не-Ne лазером ЛГН-223 с длиной волны 633 нм.
Она позволяет определять толщины и оптические свойства плазмонных
нанопокрытий и исследовать дифракционные свойства экспериментальных наноструктур.
Для проведения спектральных измерений разработана и изготовлена
специальная двулучевая приставка нарушенного внутреннего отражения к
спектрофотометру «Lambda-14» (“Perkin Elmer”). Она позволяет измерять
дисперсионные характеристики нанопокрытий в диапазоне длин волн
400…1100 нм. Также разработан макет на основе оптоволоконного спектрометра FSD-8. Спектральные и угловые измерения дополняют друг друга и позволяют получить объективные и согласованные количественные
данные о свойствах экспериментальных нанопокрытий и плазмонных
наноструктур.
Для конструирования сенсоров применяются относительные измерения величины углового смещения минимума отражения. При этом используются полупроводниковые лазеры и матричные двухкоординатные
фотоприемники, что позволяет исключить применение точной механики,
существенно упростить и миниатюризировать конструкцию, повысить
точность измерений. Несколько вариантов конструкций сенсоров и датчиков для анализа газов будут рассмотрены далее.
Основным преимуществом данного способа является бесконтактность
измерений, возможность проведения измерения в реальном масштабе
времени, что особенно актуально для биофизических и медицинских сенсоров.
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
15
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
Для обеспечения технологических работ данные измерения также
очень важны, поскольку оптические свойства нанослоев существенно отличаются от свойств более толстых покрытий и объемных материалов,
зависят от конкретных условий и методов их получения. Реальные количественные данные также необходимы для исследований и моделирования более сложных многослойных плазмонных наноструктур и проектирования различных устройств на их основе.
Конструкции сенсоров
Работа SPR сенсоров основана на принципе фиксации изменения оптических параметров внешней среды, контактирующей с одним из внешних слоев. К их особенностям можно отнести возможность получения
очень малых размеров чувствительной области, которая может составлять
по площади менее одного мкм2 и регулироваться до нескольких мм2. При
этом можно контролировать минимальный объем анализируемой жидкости или газа менее одного мкм3. Максимальная чувствительность достигается на поверхности сенсора, что позволяет измерять в реальном времени
кинетику адсорбции/десорбции и фиксировать наличие на поверхности
долей мономолекулярного слоя адсорбированного вещества. Кроме того,
этот метод бесконтактный и не разрушающий, он не требует больших
мощностей светового облучения.
Одна из возможных и наиболее удачных простых конструкций SPR
сенсора показана на рис. 3. На грани призмы внутреннего отражения через слой иммерсии помещается сменный чувствительный элемент (рис. 4),
состоящий из стеклянной подложки с покрытиями из Ag или Au и внешнего защитного и/или сорбционного слоя. Анализируемая газообразная
или жидкая среда пропускается через герметичную микро-камеру, помещенную на поверхности сенсора, или внешняя чувствительная поверхность может контактировать непосредственно с биологическим объектом.
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
16
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
Рис. 3. Конструкция сенсора
Рис. 4. Сменный сенсор
и камера
Оптическая схема сенсора состоит из лазерного диода, позволяющего
сформировать практически идеальный расходящийся световой пучок,
освещающий сенсор. В зависимости от угла падения часть световой энергии лучей преобразуется в ПЭВ, и интенсивность соответствующих им
отраженных лучей ослабляется (SPR резонанс). Полученное угловое распределение интенсивностей отражения (угловая зависимость SPR) измеряется фотоприемной матрицей. Угловое положение минимума отражения SPR изменяется при изменении оптических свойств анализируемой
среды вблизи и на поверхности сенсора. Причем изменение угла пропорционально концентрации вещества в анализируемом объеме. Поэтому в
жидкостях такой сенсор реагирует только на изменение показателей преломления и поглощения среды. В газовой среде наблюдается адсорбция
компонентов примесей на поверхности сенсора, что приводит к повышению концентрации в зоне чувствительности по сравнению с объемом. Поэтому сенсор реагирует как на изменение показателей преломления и поглощения, так и на толщину адсорбированного на поверхности слоя. Величина адсорбции зависит от материала и свойств поверхности (шероховатости, пористости и т.п.).
Возможности усовершенствования сенсоров
В зависимости от конкретной решаемой задачи, наиболее простым
способом является применение высокоселективных сорбентов, наносимых на чувствительную поверхность. Другим вариантом является использование одновременно нескольких разных сорбентов средней или низкой
селективности с отличающимися сорбционными свойствами. Двухкоординатная фотоприемная матрица позволяет параллельно анализировать
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
17
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
смещение углов от набора полосок разных сорбентов, нанесенных на поверхность и соответственно определить количество адсорбированных на
них веществ, учитывая кинетику адсорбции и десорбции. При соответствующей обработке результатов (что является типичной задачей для
нейронных сетей), таким способом можно не только намного точнее
определять содержание анализируемых веществ, но и идентифицировать
их, а также фиксировать наличие неизвестных примесей.
Фокусируя лазерный луч дополнительной линзой на поверхности сенсора, и изменяя размер фокального пятна, можно в широких пределах регулировать размер чувствительной области сенсора, практически не
нарушая его работу. Изменяя величину расходимости луча лазера можно
в некоторых пределах регулировать чувствительность и диапазон работы
сенсора. При этом положение фотоприемной матрицы должно выбираться
из условий максимального использования ее апертуры и разрешения.
При строго параллельном луче лазера и выборе его угла падения на
середине ската линии поглощения (рис. 2) данная конструкция представляет собой SPR микроскоп, в котором угловое смещение резонанса (в
пределах ската) преобразуется в изменение интенсивности отраженного
света. Это позволяет анализировать равномерность концентрации по
освещенной лазером поверхности и использовать двумерные матрицы
точечно нанесенных на поверхность наборов различных специфических
сорбентов (биочипов).
Из других известных конструкций SPR сенсоров следует отметить
оптоволоконные системы, перспективные для создания микрозондового и
катеторного исследований. А также использование ПЭВ для эффективного возбуждения люминесценции в дополнение и улучшение известных
люминесцентных методик, широко применяемых в биологии.
В последнее время также активно исследуются SPR методики Рамановского и вынужденного Мандельштам – Бриллюэновского [27] рассеяния лазерного излучения для идентификации адсорбированных на поверхности веществ.
Повышение чувствительности сенсоров
Из рис. 2 видно, что чувствительность метода SPR обусловливается
шириной и формой линии поглощения, определяющей точность регистрации положения ее минимума. Поэтому возможный путь значительного повышения (на порядки) чувствительности SPR сенсоров состоит в
применении способов сужения резонансного спектра. Это достигается
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
18
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
путем размещения в чувствительной области дифракционных и голографических структур, создаваемых на поверхностях сенсора или сорбентов
(рис. 5). Данный способ позволяет получить до 50 раз более узкие угловые диаграммы отраженного (рис. 6) и преобразованного объемного излучения, в которых дополнительно могут быть сформированы (еще до 20
раз более узкие) сверхтонкие линии поглощения [28].
а
Рис. 5. Дифракционная структура
б
Рис. 6. Отражение для сплошного
слоя (а), и слоя с решеткой (б)
Дальнейшее повышение чувствительности ограничивается стабильностью частоты и шириной спектра полупроводниковых лазеров, шумами
фотоприемников и тепловым дрейфом аппаратуры.
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
19
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
Программное обеспечение для расчетов сенсорных структур
и обработки данных
Были разработаны программы для измерения оптических параметров
наноструктур (коэффициентов преломления n, затухания k и толщины
нанослоя серебра, а также нанослоев диэлектриков), использующие вариационный метод, обеспечивающий наилучшее совпадение расчетной кривой резонанса SPR с измеренной экспериментально по спектрам плазмонного резонанса. С помощью этих программ с высокой точностью можно
определять толщины покрытий в диапазоне от долей до сотен нм.
Для компьютерного моделирования распространения ПЭВ в поверхностных структурах были опробованы различные программные пакеты,
основанные на следующих методах расчета: Beam Propagation Method
(BPM), Coupled Mode Theory (CMT), Finite Difference Time Domain
(FDTD) и др. Проанализированы возможности демо-версий коммерческих
продуктов “RSoft Photonics CAD Suite”, “Optiwave Software” и некоммерческого программного пакета "RODIS" для решения этих задач.
Для обработки данных сенсора разработано специальное программное
обеспечение, обрабатывающее в реальном времени видеосигнал матричной CMOS видеокамеры, выделяющее сигнал положения экстремума отражения SPR и отображающее изменение его положения во времени. При
этом применяется цифровая фильтрация сигналов, усреднение по строкам
и кадрам, внутрипиксельная интерполяция. Наилучшие результаты были
получены с использованием черно-белой телекамеры SK-1004L с конвертором видеосигнала USB 2.0 601WD. Для простых датчиков SPR могут
применяться миниатюрные Web-камеры с разрешением не хуже 640х480
и встроенным USB 2.0 интерфейсом.
Таким образом, сенсорный датчик состоит из миниатюрной оптической схемы (рис. 3), подключаемой к компьютеру по USB 2.0 интерфейсу.
Для этого могут применяться как достаточно мощные настольные компьютеры, используемые для исследовательских целей, так и более простые и
мобильные – ноутбуки, нетбуки, КПК и коммуникаторы. Причем в последнем случае могут использоваться штатные встроенные Web-камеры с
установленными на них лазерными SPR датчиками в виде миниатюрных
приставок.
Технология изготовления сенсорных наноструктур
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
20
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
Для проведения экспериментальных работ по изготовлению планарных многослойных плазмонных наноструктур разработана технология их
создания методами электроннолучевого нанесения в высоком вакууме на
установке L-560Q (Leybold-Heraeus) и плазменного магнетронного нанесения на установке PUMA-500 (Alcatel). В основном, для экспериментальных работ применялись слои серебра в диапазоне толщин 30…70 нм,
полученные электроннолучевым распылением в вакууме (при остаточном
давлении не хуже 3*10-6 mbar). Для распыления использовалось плавленое
в вакууме серебро чистотой 99.99%. Для защиты от окисления и в качестве сорбента, в едином цикле наносился слой Al 2O3 толщиной 3…100 нм.
Также применялись другие неорганические сорбенты SiO2, MgF2, In0.9
Sn0.1O, TiO2, АИГ, Si, Ge, InSb, из органических – ПММА.
Для создания размерных поверхностных плазмонных наноструктур
(дифракционных и голографических) применялась электронная литография с использованием двухслойных электронных резистов Nano 950 и
Nano 495 PMMA (MicroChem Inc.), а также технология прямой электроннолучевой записи 3D рельефа в слое резиста. Для этого использовался
электроннолучевой комплекс на базе ZRM-20 (Carl Zeiss) с управляющей
программой “NanoMaker” (Interface Ltd., ИПТМ РАН).
Результаты испытаний сенсоров
Изготовленные экспериментальные макеты сенсоров, выполненных на
плоских слоях, были испытаны на воздействие влаги (с покрытием из
MgF2), на присутствие паров органических растворителей в осушенном
воздухе (с покрытием из Al2O3) гексана, ацетона, этилового и изопропилового спиртов, бензола и трихлорэтилена. Они показали чувствительность к парам всех этих веществ порядка ~ 10 -7 г/cм3. На основе этих сенсоров собрано несколько вариантов экспериментальных приборов. В том
числе, разработан действующий макет хроматографического детектора,
работающего с микрокапиллярной колонкой.
Выводы
Создана основа в технологическом, аппаратно-измерительном и прикладном направлениях, необходимая для практического применения сенсоров, выполненных на базе плазмонных наноструктур. Для дальнейшего
развития этого направления необходим поиск и решение наиболее актуальных задач, существующих в настоящее время в биохимии, биофизике,
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
21
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
медицине и технике. При этом определенные трудности возникают с поиском и подбором сорбентов для решения конкретных задач.
Список литературы
1. Pieter G. Kik аnd Mark L. Brongersma. Surface plasmon nanophotonics.
2007. Springer.
2. Pohl Dieter W. Near-Field Optics and the Surface Plasmon Polariton.
//Topics in Applied Physics. Vol. 81. 2001.
3. Surface Plasmon Resonance Based Sensors. Springer Series on Chemical Sensors and Biosensors. Pp. 1612-7617. Vol. 4. 2006.
4. Handbook of Surface Plasmon Resonance. Edited by R.B.M. Schasfoort
and Anna J. Tudos.The Royal Society of Chemistry. 2008.
5. http://www.biacore.com/lifesciences/technology/introduction/data_inter
action/index.html .
6. Микаэлян А.Л., Столяров А.К. Поверхностные волны в ферритовых
волноводах // Радиотехника и электроника. Т.4. Вып.7. С. 1079–1093,
1959.
7. Микаэлян А.Л. Применение электронной плазмы для создания вентильных систем // Известия АН СССР, № 7. Стр. 23–33. 1955.
8. Микаэлян А.Л., Пистолькорс А.А. Электромагнитные волны в
намагниченном феррите при наличии проводящих плоскостей // Радиотехника. Т.10. № 3. С. 14–24. 1955.
9. Palagushkin A.N., Prokopenko S.A., and Sergeev A.P. Plasmonic Holographic Nanostructures // Optical Memory and Neural Networks (Information
Optics), 2009, Vol. 18, No. 3, pp. 156–163, Allerton Press, Inc., 2009.
10. Палагушкин А.Н., Прокопенко С.А., Сергеев А.П. Установка для
исследования спектров поверхностного плазмонного резонанса // Материалы Девятой международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники",
«ПЭМ-2004».
11. Микаэлян А.Л., Палагушкин А.Н., Прокопенко С.А., Сергеев А.П.,
Арламенков А.Н. Плазмонные наноструктуры // Материалы Х Международной научно-технической конференции «Высокие технологии в промышленности России», XVI Международный симпозиум «Тонкие пленки
в микроэлектронике», 2004. С.24–27.
12. Mikaelian A.L., Prokopenko S.A. and Palagushkin A.N. Multiple focus
CGHs for producing light patterns in the near field.
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
22
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
13. Доклад [4296-33] на конференции "Electronic Imaging 2002. Science
& Technology " (IS&T/SPIE`s Symposium).
14. Микаэлян А.Л., Прокопенко С.А., Палагушкин А.Н. Растры многофокусных голографических фазовых микроэлементов // Доклады академии наук. Т.384. № 5. C.621. 2002.
15. Homola J., Koudela I., and Yee S.S. Surfaсe plasmon resonance sensors:
sensitivity comparison, Sens. Actuators B 54, 16–24. 1999.
16. Masahiro Yamamoto. Surface Plasmon Resonance (SPR) Theory / Department of Energy and Hydrocarbon Chemistry, Kyoto University, Yoshida
honmachi, Sakyo-ku, Kyoto, 606-8501, JAPAN.
17. Abeles F., Ann. Phys. (Paris), 5, (1950) 596. W.N. Hansen, J. Opt. Soc.
Amer. 58 (1968) 380. General solution of N-layer model.
18. Krenn J.R., Ditlbacher H., Schider G., Hohenau A., Leitner A. &
Aussenegg F.R. Surface plasmon micro- and nano-optics // Journal of Microscopy. Vol. 209. Pt. 3. March 2003, pp. 167–172.
19. Krasavin A.V., Zayats A.V. and Zheludev N.I. Activecontrol of surface
plasmon–polariton waves // J.Opt.A:Pure Appl. Opt. 7. 2005. S85–S89.
20. American Institute of Physics Handbook, McGraw-Hill, NY (1957) pp.
6–104.
21. Sopra S.A., http://www.sspectra.com/files/misc/win/SOPRA.EXE
22. Yin Xiaobo and Hesselink Lambertus, Liu Zhaowei, Fang Nicholas, and
Zhang Xiang. Large positive and negative lateral optical beam displacements
due to surface plasmon resonance // Applied Physics Letters. Volume 85, № 3.
19 July 2004.
23. Barnes William L. Surface plasmon–polariton length scales: a route to
sub-wavelength optics // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 8. 2006. S87–S93.
24. Ince R., Narayanaswamy R. Analysis of the performance of interferometry, surface plasmon resonance and luminescence as biosensors and chemosensors // Analytica Chimica Acta 569. 2006. Р. 1–20.
25. Degiron A. and Ebbesen T.W. The role of localized surface plasmon
modes in the enhanced transmission of periodic subwavelength apertures // J.
Opt. A: Pure Appl. Opt. 7. 2005. S90–S96.
26. Jetté-Charbonneau Stéphanie, Charbonneau Robert and Lahoud Nancy.
Demonstration of Bragg gratings based on longranging surface plasmon polariton waveguides // 13 June 2005. Vol. 13, № 12. OPTICS EXPRESS 4674.
27. Johnson W.L., Kim S.A., Utegulov Z.N., Shaw J.M., Draine B.T. Optimization of Arrays of Gold Nanodisks for Plasmon-Mediated Brillouin Light
Scattering // J. Phys. Chem. C. Vol. 113. No. 33. 2009.
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
23
ISBN 978-5-7262-1376-7. НЕЙРОИНФОРМАТИКА – 2011. Часть 2
28. Palagushkin A.N., Prokopenko S.A., and Sergeev A.P. Plasmonic Holographic Nanostructures // Optical Memory and Neural Networks (Information
Optics). 2009. Vol. 18. No. 3, pp. 156–163. Allerton Press, Inc.
УДК 004.032.26(06) Нейронные сети
24