表面等离子共振SPR原理

      表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance，SPR），又称表面等离激元共振，是一种物理光学现象。目前有关SPR仪器和应用技术已成物理学、化学和生物学研究的重要工具。 SPR 技术能够实时检测 DNA 与蛋白质之间、蛋白与蛋白之间、药物与蛋白之间、核酸与核酸之间、抗原与抗体之间以及受体与配体等生物分子之间的相互作用。

SPR原理:

①等离子体:

等离子体通常指由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体，其中正、负带电粒子数目几乎相等，是物质存在的一种状态，与固、液、气态并列，称为物质的第四种形态。宇宙大部分的物质都处于等离子状态。

等离子体的发现：

1879年，英国物理学家William Crookes-物质的第四种状态

1929年，美国化学、物理学家Langmuir-等离子体

②金属表面等离子波：

金属中含有自由电子气（可看作一种等离子体），入射光会激起电子气的纵向振动，振动产生的电荷密度波，沿着金属和电介质的界面传播，形成表面等离子波（横向波）。

③全反射

当光从光密介质入射到光疏介质中，入射角增大到某一个角度，折射角等于90°时，折射光消失，只剩下反射光，这种现象就叫做全反射。

④消逝波

当从波动光学的角度来研究全反射时，人们发现当入射光线到达界面时并不是直接产生反射光，而是先透过光疏介质约一个波长深度，再沿界面流动约半个波长再返回光密介质，光的总能量不变。透过光疏介质的波称为消逝波。

⑤共振现象

当消逝波与表面等离子波二者频率相等，发生共振时，入射光的大部分能量被表面等离子波吸收，使得反射光的能量急剧减少。

⑥共振角（SPR角）

反射光强度最弱时所对应的角，称为共振角。

⑦共振角偏移

SPR 对附着在金属膜表面的介质非常敏感，当表面介质的属性或附着量发生变化时，共振角将发生偏移。通过检测共振角的变化，能够分析出样品分子的性质（动力学参数、亲和力）。