Thiết kế nền tảng Biosensing quang học dựa trên cấu trúc nano điện môi - kim loại - điện môi

DOI: 10.31276/VJST.63(6).01-05 Khoa học Tự nhiên
 Thiết kế nền tảng Biosensing quang học 
 dựa trên cấu trúc nano điện môi - kim loại - điện môi
 Phạm Đình Đạt, Phạm Tiến Thành* 
 Trường Đại học Việt Nhật (VJU), Đại học Quốc gia Hà Nội (VNU)
 Ngày nhận bài 8/2/2021; ngày chuyển phản biện 22/2/2021; ngày nhận phản biện 6/4/2021; ngày chấp nhận đăng 12/4/2021
 Tóm tắt:
 Cấu trúc chất điện môi - kim loại - chất điện môi (IMI) là một cấu trúc tiềm năng trong thiết kế nền tảng cảm biến 
 sinh học bởi các đặc tính quang học ưu việt, đặc biệt là hiện tượng cộng hưởng bề mặt (SPR). Trong nghiên cứu 
 này, đặc tính quang học của cấu trúc IMI trong dải bước sóng nhìn thấy được tính toán bằng phương pháp transfer 
 matrix. Kết quả chỉ ra rằng, cấu trúc IMI có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh ở bước sóng thích hợp do hiệu ứng 
 SPR trong cấu trúc. Hiện tượng SPR này được hình thành do sự kết hợp giữa ánh sáng tới và các điện tử tự do của 
 lớp kim loại trong cấu trúc. Đặc điểm đỉnh tín hiệu của hiện tượng SPR phụ thuộc vào độ dày của các lớp và môi 
 trường chiết suất xung quanh cấu trúc IMI. Dựa vào các kết quả tính toán nêu trên, cấu trúc IMI ứng dụng cho chip 
 sinh học đã được thiết kế và tối ưu hóa từ đặc tính quang học. Bên cạnh đó, các kết quả tính toán độ nhạy chỉ ra 
 rằng, cấu trúc IMI có độ nhạy cao hơn chip sinh học sử dụng phương pháp phản xạ toàn phần (ATR), SPR và tương 
 đương với phương pháp sử dụng cấu trúc kim loại - chất điện môi - kim loại (MIM). 
 Từ khóa: ATR, cấu trúc nano chất điện môi - kim loại - chất điện môi, SPR.
 Chỉ số phân loại: 1.3
 Đặt vấn đề Khi hiện tượng SPR xảy ra, đặc tính quang học tại bước sóng xảy 
 ra SPR rất nhạy với sự thay đổi chiết suất ở bề mặt xung quanh. 
 Hiện nay, có thể chia các chip sinh học được sử dụng rộng 
 Các nhóm nghiên cứu đã lợi dụng tính chất này để phát triển các 
 rãi làm 3 loại chính: chip sinh học sử dụng tín hiệu quang học 
 loại chip sinh học. Nhiều bộ sản phẩm chip sinh học sử dụng hiện 
 (Optical biosensors); chip sinh học sử dụng tín hiệu điện (Electrical tượng SPR có độ nhạy cao khoảng 0,003 ng/mm-2 đã được bán trên 
 biosensors); chip sinh học sử dụng tính chất cơ (Mechanical thị trường [9]. Tuy vậy, chip sinh học sử dụng hiện tượng SPR có 
 biosensors) [1]. Chip sinh học sử dụng tín hiệu quang học là loại nhược điểm là cấu tạo phức tạp, đặc biệt là hệ thống xử lý quang 
 chip nhận biết lớp sinh học dựa trên sự thay đổi của các đặc tính học cần có một thấu kính (prism) để kích thích xảy ra hiện tượng 
 quang học như phản xạ, truyền qua, phát quang khi trên bề mặt có phản xạ toàn phần. Để nâng cao độ nhạy cũng như đơn giản hóa 
 thêm các lớp sinh học như protein (biotin, avidin) hoặc các virus... quá trình chế tạo các loại chip sinh học này, nhóm nghiên cứu của 
 Do đó, các cấu trúc được áp dụng trong các chip sinh học loại Giáo sư Kajikawa đã sử dụng cấu trúc nano MIM để phát triển 
 này thường có độ nhạy cao với sự thay đổi của môi trường xung chip sinh học [10-12]. Cấu trúc MIM có kích thước 200-500 nm 
 quanh cấu trúc, ví dụ như sự thay đổi về chiết suất. Nhiều phương với kích thước từng lớp 20-100 nm. Độ nhạy của chip sinh học sử 
 pháp khác nhau đã được sử dụng trong chế tạo chip sinh học loại dụng phương pháp này khoảng 9-40 pg/mm-2, tương đương với độ 
 này như phương pháp đánh dấu huỳnh quang, phương pháp sử nhạy của chip sinh học sử dụng phương pháp ATR [13]. Tuy nhiên, 
 dụng chất bán dẫn, phương pháp sử dụng hiệu ứng cộng hưởng cấu trúc của chip sinh học đơn giản hơn do cấu trúc MIM không 
 plasmon bề mặt [2-5]. Trong đó, phương pháp sử dụng hiệu ứng cần sử dụng đến thấu kính (prism) để kích hoạt hiện tượng SPR. 
 cộng hưởng plasmon bề mặt đã được nhiều nhóm tiến hành nghiên 
 cứu và phát triển. Nghiên cứu này tiến hành phân tích đặc tính quang học của cấu 
 trúc nano IMI thông qua việc tính toán về độ phản xạ, truyền qua 
 Một số nhóm nghiên cứu trên thế giới đang phát triển các chip khi ánh sáng đi vào cấu trúc IMI. Tương tự như cấu trúc MIM, khi 
 sinh học dựa trên hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt như có kích thích của ánh sáng với bước sóng thích hợp, hiện tượng 
 SPR và LSPR (hiện tượng cộng hưởng cục bộ) [6-9]. Hiện tượng SPR cũng sẽ xảy ra trong cấu trúc IMI. Ở cấu trúc IMI, vật liệu 
 plasmon bề mặt là sự dao động của các điện tử tự do ở bề mặt vật điện môi cho phép gắn các lớp phần tử sinh học lên bề mặt một 
 liệu khi bị tác động của ánh sáng kích thích. Hiện tượng cộng hưởng cách đơn giản. Ưu điểm này rất quan trọng trong việc phát triển 
 plasmon bề mặt xảy ra khi tần số của ánh sáng kích thích trùng với chip sinh học. Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc IMI, các đặc tính 
 tần số dao động của electron bề mặt [8]. Một phương pháp phổ quang học như phản xạ và truyền qua sẽ có sự thay đổi lớn khi môi 
 biến được sử dụng để kích hoạt hiện tượng này là phương pháp trường chiết suất xung quanh thay đổi. Từ đó, nghiên cứu đề xuất 
 phản xạ toàn phần bên trong ATR (Attenuated Total Re ... 3 là 50, 100, 200 nm (độ dày lớp 1 và 
 lĐểớp Biotinkhảo vàsát Avidin đặc tính này khophảnảng xạ 2 nm.của cấu trúc IMI - lớp sinh học 
lớp 3 bằng nhau, tạo thành cấu trúc đối xứng); (2) Giữ nguyên độ và đánh giá khả năng ứng dụng vào việc chế tạo chip sinh học, 
dày lớp kim loại (lớp 2) là 8 nm, lớp MoO thứ 1 là 50 nm và thay Để khảo sát đặc tính phản xạ của cấu trúc IMI - lớp sinh học và đánh giá 
 3 đặc tính phản xạ được tính dựa trên mô hình lớp sinh học (Avidin-
đổi độ dày lớp MoO (lớp 3) là 50, 100, 500 nm. Trong trường hợp khả năng ứng dụng vào việc chế tạo chip sinh học, đặc tính phản xạ được tính 
 3 biotin) với độ dày 2 nm gắn trên bề mặt cấu trúc IMI. Chiết suất 
 dựa trên mô hình lớp sinh học (Avidin-biotin) với độ dày 2 nm gắn trên bề mặt 
này cấu trúc IMI là bất đối xứng. của lớp này giả định trong tính toán là 1,5. 
 cấu trúc IMI. Chiết suất của lớp này giả định trong tính toán là 1,5. 
 Đối với trường hợp thứ nhất, kết quả phổ truyền qua tương ứng 
với cấu trúc IMI được biểu diễn trong hình 3A. Có thể thấy rằng 
khi độ dày của lớp 1 và 3 tăng lên, đỉnh phổ truyền qua rõ ràng hơn 
mặc dù độ truyền qua không thay đổi nhiều (độ truyền qua trong 
khoảng 90%). Trong trường hợp lớp MoO3 có độ dày 200 nm, có 
hai đỉnh phổ là 440 và 600 nm. Đỉnh thứ 2 của hiện tượng SPR có 
xu thế chuyển dịch về phía bước sóng ngắn khi độ dày của lớp điện 
môi tăng lên. Đối với trường hợp thứ 2, kết quả phổ truyền qua 
cấu trúc IMI được biểu diễn trong hình 3B. Khi giữ nguyên độ dày 
lớp Ag và lớp MoO3 thứ 1 trong khi thay đổi độ dày lớp MoO3 thứ 
3, đỉnh phổ truyền qua dần rõ ràng hơn có xu hướng dịch chuyển 
 HìnhHình 4. 4Cấu. Cấu trúc IMI IMI - Biolayer - Biolayer (2 nm) (A)(2 ;nm) cấu trúc (A); M -cấu Biolayer trúc (B) M. - Biolayer (B).
về phía bước sóng lớn hơn. Cụ thể, đỉnh phổ chuyển dịch từ bước 
 Đặt R là độ phản xạ của cấu trúc khi không có lớp sinh học và R là độ 
sóng 410 tới 490 nm tương ứng với sự tăng độ dày lớp MoO từ Đặt R là độ0 phản xạ của cấu trúc khi không có lớp sinh học và 1
 3 phản xạ0 của cấu trúc khi có lớp sinh học. Tỷ lệ R=100*R /R được sử dụng để 
100 lên 150 nm. ∆1 0
 R1 làđánh độ phảngiá kh xạả năng của ứ cấung d trúcụng ckhiủa ccóấu lớptrúc sinhđược học. tính toánTỷ lệ cho R=100*R chip sinh h1ọ/c. 
 R0 được sử dụng để đánh giá khả năng ứng dụng của cấu trúc được 
 tính toán choĐặc tínhchip ph sinhổ ph học.ản xạ của cấu trúc IMI, IMI - lớp sinh học được chỉ ra 
 trong hình 5A. Đường màu đen chỉ phổ phản xạ của cấu trúc IMI khi không có 
 l ớĐặcp sinh tính học phổvà đư phảnờng màu xạ đcủaỏ ch cấuỉ ph ổtrúc phả nIMI, xạ củ IMIa cấu -trúc lớp IMI sinh - l ớhọcp sinh học. 
 đượcĐ ộchỉ dày ra củ tronga các l ớhìnhp vậ t 5A.liệu đưĐườngợc thi ếmàut lập nhưđen sau chỉ: lphổớp 1 phản(MoO 3xạ) 80 của nm, lớp 2 
 cấu trúc IMI khi không có lớp sinh học và đường màu đỏ chỉ phổ 
 8 
 phản xạ của cấu trúc IMI - lớp sinh học. Độ dày của các lớp vật liệu 
 được thiết lập như sau: lớp 1 (MoO3) 80 nm, lớp 2 (kim loại Ag) 
 8 nm, lớp 3 (MoO3) 30 nm, lớp sinh học (Biolayer) 2 nm. Kết quả 
 phổ phản xạ chỉ ra sự khác nhau giữa trường hợp có và không có 
 lớp sinh học. Tỷ lệ ∆R được tính toán như trong hình 5B. Độ nhạy 
 ∆
Hình 3. Phổ truyền qua của cấu trúc IMI: kim loại (Ag) 8 nm, các lớp của cấu trúc được tính bằng S=100-100*R1/R0, độ nhạy càng lớn 
MoO3 lần lượt là 50, 100, 200 nm (A); phổ truyền qua của cấu trúc IMI (B). thì khả năng nhận biết các phần tử sinh học càng tốt [10]. Tại bước 
 63(6) 6.2021 3
Khoa học Tự nhiên
sóng khoảng 490 nm, sự thay đổi độ phản xạ của cấu trúc IMI có sáng khi đi vào cấu trúc IMI sẽ nhỏ, việc quan sát sự thay đổi độ 
và không có lớp sinh học là khoảng 10% đối với độ dày 2 nm của phản xạ theo độ dày tương đối khó. Do đó, độ dày của lớp Au sử 
lớp sinh học. Khi đó, độ dày 1 nm của lớp sinh học gắn trên IMI dụng để tính toán là 15, 20, 30 nm. Bên cạnh đó, độ dày của lớp 
như trên dẫn đến độ thay đổi của độ phản xạ là 5%/nm, đây được 
 MoO3 lần lượt thay đổi từ 50 đến 150 nm. Bảng 2 là kết quả tổng 
gọi là độ nhạy (∆S) của cấu trúc IMI có độ dày như trên. Kết quả hợp độ nhạy của cấu trúc IMI theo độ dày các lớp. 
tính toán cho thấy, việc thay đổi độ dày các lớp MoO3 và độ dày 
 Bảng 2. Độ nhạy ∆S(=100-100*R1/R0) của cấu trúc IMI khi độ dày các lớp 
của lớp kim loại sẽ dẫn đến thay đổi độ nhạy của cấu trúc IMI. thay đổi và độ dày lớp sinh học 2 nm. 
 Lớp 3 Lớp 2 Lớp 1 Bước sóng 
 ΔS (%/nm)
 d3 (nm) d2 (nm) d1 (nm) đỉnh phổ λ (nm)
 50 15 50 579 -
 100 15 100 470 1,4
 150 15 150 540 1,35
 50 20 50 520 -
 100 20 100 490 1,3
 150 20 150 525 1.15
 50 30 50 490 -
 100 30 100 485 1,1
Hình 5. Phổ phản xạ của cấu trúc IM(Ag)I, IM(Ag)I - lớp sinh học (A); tỷ 150 30 150 520 0,85
lệ ∆R=100*R /R (B).
 1 0 Đối với những cấu trúc không có kết quả độ nhạy ∆S thì độ 
 Kết quả phổ phản xạ của cấu trúc IMI với lớp vật liệu kim phản xạ tại bước sóng đỉnh phổ nhỏ hơn 5%. Từ kết quả ở bảng 
 2 có thể thấy độ nhạy ∆S của cấu trúc IMI khi sử dụng Au vào 
loại là Au và độ dày của 2 lớp MoO3 được chỉ ra trong hình 6A: 
I (50 nm) M (Au-15 nm) I (30 nm) - lớp sinh học (2 nm). Tương khoảng từ 1,4~2 (%/nm).
tự như trường hợp nêu trên, cấu trúc IMI sử dụng lớp kim loại Au Lớp kim loại là Ag: để so sánh với kim loại Au, tính toán độ 
cũng cho thấy sự khác nhau rõ ràng của phổ phản xạ của cấu trúc nhạy ∆S của cấu trúc IMI có độ dày của lớp Ag lần lượt là 8, 10, 
IMI trong trường hợp có và không có lớp sinh học. Từ hình 6B, 
 15, 20 nm và độ dày của lớp MoO3 lần lượt thay đổi từ 50 đến 150 
tại bước sóng khoảng 500 nm, sự thay đổi độ phản xạ của cấu trúc nm. Bảng 3 là kết quả tổng hợp độ nhạy của cấu trúc IMI khi độ 
IMI có và không có lớp sinh học là khoảng 4% (được tính bằng dày các lớp thay đổi. 
∆
 S=100-100*R1/R0). Đối với độ dày 1 nm của lớp sinh học gắn 
 Bảng 3. Độ nhạy ∆S(=100-100*R1/R0) của cấu trúc IMI khi độ dày các lớp 
trên IMI sẽ dẫn đến sự thay đổi của độ phản xạ là 2%/nm, đây là thay đổi.
độ nhạy của cấu trúc IMI nêu trên với kim loại là Au.
 Lớp 3 Lớp 2 Lớp 1 Bước sóng 
 ΔS (%/nm)
 d3 (nm) d2 (nm) d1 (nm) đỉnh phổ λ (nm)
 50 8 50 680 -
 100 8 100 425 4
 150 8 150 550 4,5
 50 10 50 650 -
 100 10 100 424 -
 150 10 150 532 -
 50 15 50 610 -
 100 15 100 410 -
 150 15 150 508 -
 50 20 50 587 2,6
Hình 6. Phổ phản xạ của cấu trúc IM(Au)I, IM(Au)I - lớp sinh học (A); tỷ 
 100 20 100 396 3
lệ ∆R=100*R /R (B).
 1 0 150 20 150 506 -
 Tối ưu hóa cấu trúc IMI ứng dụng vào chip sinh học Tương tự như đối với Au, với những cấu trúc không có kết quả 
 Để tối ưu hóa cấu trúc IMI ứng dụng vào chip sinh học, các độ nhạy ∆S thì độ phản xạ tại bước sóng đỉnh phổ nhỏ hơn 5%. Từ 
tính toán được tiến hành nhằm khảo sát sự thay đổi phổ phản xạ kết quả ở bảng 3 có thể thấy, độ nhạy ∆S của cấu trúc IMI khi sử 
∆R, sau đó là độ nhạy ∆S của cấu trúc IMI tương ứng với sự thay dụng Ag vào khoảng từ 2,6~4,5 (%/nm). Như vậy, cấu trúc IMI sử 
đổi độ dày của các lớp thứ 1, 2, 3 và kim loại sử dụng trong cấu dụng kim loại Ag cho độ nhạy cao hơn khi sử dụng kim loại Au. 
trúc IMI lần lượt là Au và Ag. Sau đó, cấu trúc thích hợp nhất để có Do đó, tối ưu hóa độ dày các lớp MoO3 được tiến hành với lớp kim 
thể ứng dụng vào chip sinh học được đề xuất dựa trên các kết quả loại là Ag.
thu được. Các yếu tố để lựa chọn cấu trúc IMI như sau: có độ phản Bước thứ 2 - Tối ưu hóa độ dày các lớp sử dụng trong cấu trúc 
 ∆
xạ tại đỉnh phổ lớn hơn 5% và có độ nhạy S lớn. IMI:
 Bước thứ 1 - Tối ưu hóa kim loại sử dụng trong cấu trúc IMI: 
 Từ bảng 3 có thể thấy rằng, độ dày của lớp kim loại Ag là 8 nm 
 Lớp kim loại Au: khi lớp Au quá mỏng, độ phản xạ của ánh trong cấu trúc IMI cho độ nhạy cao. Với độ dày lớp kim loại nhỏ 
 63(6) 6.2021 4
 Khoa học Tự nhiên
 hơn 8 nm, việc chế tạo trong thực tế gặp nhiều khó khăn. Lý do là Kết luận
 khi dùng phương pháp phún xạ hoặc bốc bay để chế tạo lớp màng 
 Nghiên cứu đã tính toán và phân tích các đặc tính quang học 
 quá mỏng thì sẽ thu được lớp màng không đồng nhất tạo thành 
 như độ truyền qua, độ phản xạ của cấu trúc IMI, cũng như cấu trúc 
 từng đám. Do đó, độ dày của lớp kim loại được cố định là 8 nm và 
 IMI - lớp sinh học. Từ kết quả phổ phản xạ của cấu trúc IMI thấy 
 độ dày của các lớp MoO3 được thay đổi để tìm ra độ dày tối ưu cho 
 cấu trúc IMI. Bảng 4 là kết quả tổng hợp độ nhạy của cấu trúc IMI rằng, cấu trúc IMI có thể ứng dụng vào việc chế tạo chip sinh học 
 với độ nhạy ∆S khoảng 6 (%/nm) với cấu trúc: I (MoO -30 nm) - 
 khi độ dày các lớp MoO thay đổi từ 30 đến 150 nm. 3
 3 ∆
 M (Ag-8 nm) - I (MoO3-30 nm). Độ nhạy S của cấu trúc IMI cao 
 Bảng 4. Độ nhạy ∆S(=100-100*R /R ) của cấu trúc IMI.
 1 0 hơn các loại chip sinh học sử dụng phương pháp ATR, SPR, LSPR 
 Lớp 3 Lớp 2 Lớp 1 Bước sóng 
 ΔS (%/nm) và tương đương với phương pháp sử dụng cấu trúc MIM, tuy nhiên 
 d3 (nm) d2 (nm) d1 (nm) đỉnh phổ λ (nm) khi sử dụng cấu trúc IMI dễ dàng quan sát sự thay đổi của phổ 
 30 8 30 620 6 phản xạ (do độ phản xạ của cấu trúc lớn) hơn khi sử dụng cấu trúc 
 30 8 50 427 -
 MIM. Cấu trúc thực tế ứng dụng vào chip sinh học sẽ được chế tạo 
 30 8 80 483 -
 và báo cáo trong thời gian tới.
 30 8 100 520 -
 30 8 150 585 - LỜI CẢM ƠN
 50 8 30 735 -
 50 8 50 700 - Nghiên cứu này được tài trợ bởi Đại học Quốc gia Hà Nội 
 50 8 80 615 - thông qua đề tài mã số QG.18.57. Các tác giả xin trân trọng cảm ơn.
 50 8 100 640 4
 50 8 150 685 3,5 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 80 8 30 335 2 [1] J.Z.K. Sutherland, D.M. Vu, H.M. Mendez, S. Jakhar and H. Mukundan 
 80 8 50 355 3 (2017), “Detection of lipid and amphiphilic biomarkers for disease diagnostics”, 
 Biosensors, 7(3), p.25. 
 80 8 80 387 3
 [2] C.L. Wilson, and C.J. Miller (2005), “Simpleaffy: a BioConductor package for 
 80 8 100 340 -
 Affymetrix quality control and data analysis”, Bioinformatics, 26(18), pp.3683-3685. 
 80 8 150 380 2,9
 [3] D. Shalon, S.J. Smith, and P.O. Brown (1996), “A DNA microarray system 
 100 8 30 385 2
 for analyzing complex DNA samples using two-color fluorescent probe hybridization”, 
 100 8 50 392 - Genome Res., 6(7), pp.639-645. 
 100 8 80 412 -
 [4] V.M. Shalaev (2007), “Optical negative-index metamaterials”, Nature Photon., 
 100 8 100 420 - 1, pp.41-48. 
 100 8 150 400 - [5] J. Homola, S.S. Yee, and G. Gaugliz (1999), “Surface plasmon resonance 
 150 8 30 530 3,7 sensors: review”, Sens. Actuators B Chem., 54, pp.3-15. 
 150 8 50 490 - [6] W. Knoll (1998), “Interfaces and thin films as seen by bound electromagnetic 
 150 8 80 510 - waves”, Annu. Rev. Phys. Chem., 49, pp.569-638. 
 150 8 100 515 - [7] J.M. Brockman, B.P. Nelson, and R.M. Corn (2000), “Surface plasmon 
 150 8 150 520 - resonance imaging measurements of ultrathin organic films”, Annu. Rev. Phys. Chem., 
 51, pp.41-63. 
 Từ bảng 4 có thể thấy, cấu trúc IMI cho độ nhạy cao nhất 6 
 [8] S. Fukuba, K. Tsuboi, S. Abe and K. Kajikawa (2008), “Nonlinear optical 
 (%/nm) khi độ dày các lớp của cấu trúc IMI như sau: I (MoO3-30 detection of proteins based on localized surface plasmons in surface immobilized gold 
 nanospheres”, Langmuir, 24(15), pp.8367-8372. 
 nm) - M (Ag-8 nm) - I (MoO3-30 nm), đây là độ dày lý tưởng của 
 cấu trúc(MoO IMI khi3-30 ứng nm), dụng đây vàolà đ ộviệc dày chế lý tưtạoởng chip củ asinh cấu họctrúc (hìnhIMI khi 7). ứng dụng[9] vào K. Tsuboi,việc S. Fukuba, R. Naraoka, K. Fujita and K. Kajikawa (2007), 
 “Multichannel biosensing platform of surface-immobilized gold nanospheres for linear 
 Tuy nhiênchế trên tạo chipthực sinhtế, việc học (hìnhchế tạo 7). cấu Tuy trúc nhiên IMI trên có th độực dàytế, vi đúngệc ch ế tạo cấu trúc IMI 
 như trên là rất khó khăn. Với độ dày lớp MoO trong khoảng 30 and nonlinear optical imaging”, Appl. Opt., 46(20), pp.4486-4490. 
 có độ dày đúng như trên là rất khó khăn. V3 ới độ dày lớp MoO trong khoảng 30 
 đến 100 nm, cấu trúc cho độ nhạy khá cao từ 3 đến 6 (%/nm), độ 3 [10] A. Syahir, K. Kajikawa and H. Mihara (2010), “A new optical label-free 
 đến 100 nm, cấu trúc cho độ nhạy khá cao từ 3 đến 6 (%/nm), độ biosensingdày này có platform thể based on a metal-insulator-metal structure”, Langmuir, 26(8), 
 dày này có thể sử dụng để chế tạo cấu trúc IMI trong điều kiện thực pp.6053-6057.
 tế. Có thểsử thấy,dụng độđể nhạychế t ạ∆oS c củaấu trúc cấu IMItrúc trongIMI cao điề uhơn kiệ cácn th ựloạic tế chip. Có thể thấy, độ nhạy 
 [11] A. Syahir, K. Kajikawa and H. Mihara (2021), “Sensitive detection of 
 sinh học sửS c dụngủa cấ uphương trúc IMI pháp cao hơnATR các và lotươngại chip đương sinh h vớiọc sphươngử dụng phương small pháp molecule-protein ATR interactions on a metal-insulator-metal label-free biosensing 
 pháp sử vàdụng tương cấu đương trúc MIM, với phương tuy nhiên pháp khi sử sử dụ dụngng cấ cấuu trúc trúc MIM, IMI tuy dễ nhiênplatform”, khi sử Chem. dụng Asian J., 7(8), pp.1867-1874.
 dàng quancấu sát trúc sự IMI thay d ễđổi dàng của quan phổ sátphản sự xạthay (do đ ổđội c ủphảna ph ổxạ ph củaản xcấuạ (do độ ph[12]ản A.xạ Syahir, của K. Kajikawa and H. Mihara (2014), “Enhanced refractive index 
 trúc lớn)c ấhơnu trúc khi lớ sửn) hơndụng khi cấu sử trúc dụng MIM. cấu trúc MIM. sensitivity for anomalous reflection of gold to improve performance of bio-molecular 
 detection”, Sens. Actuators. B Chem., 190, pp.357-362.
 [13] L. Wu, H.S. Chu, W.S. Koh, and E.P. Li (2010), “Highly sensitive graphene 
 biosensors based on surface plasmon resonance”, Opt. Express, 18, pp.14395-14400. 
 [14] D.S. Bethune (1989), “Optical harmonic generation and mixing in multilayer 
 media: analysis using optical transfer matrix techniques”, J. Opt. Soc. Am. B, 6, pp.910-916.
 [15] P.T. Thanh, K. Yamamoto, R. Fujimura, and K. Kajikawa (2014), “All 
 optical bistability device with counterclockwise hysteresis using twisted nematic liquid 
Hình 7. Cấu Hình trúc 7. C IMIấu trúc lý IMItưởng lý tư ứngởng ứdụngng dụ ngvào chip chip sinh sinh học. học. crystals on metal-insulator-metal structure”, Jpn. J. Appl. Phys., 53, pp.92202.
 Kết luận 
 Nghiên cứu đã tính toán và phân tích các đặc tính quang học như độ 
 truyền qua, độ phản x63(6)ạ của c6.2021ấu trúc IMI, cũng như cấu trúc IMI5 - lớp sinh học. 
 Từ kết quả phổ phản xạ của cấu trúc IMI thấy rằng, cấu trúc IMI có thể ứng 
 dụng vào việc chế tạo chip sinh học với độ nhạy S khoảng 6 (%/nm) với cấu 
 trúc: I (MoO3-30 nm) - M (Ag-8 nm) - I (MoO3-30 nm). Độ nhạy S của cấu 
 trúc IMI cao hơn các loại chip sinh học sử dụng phương pháp ATR, SPR, LSPR 
 và tương đương với phương pháp sử dụng cấu trúc MIM, tuy nhiên khi sử dụng 
 cấu trúc IMI dễ dàng quan sát sự thay đổi của phổ phản xạ (do độ phản xạ của 
 cấu trúc lớn) hơn khi sử dụng cấu trúc MIM. Cấu trúc thực tế ứng dụng vào chip 
 sinh học sẽ được chế tạo và báo cáo trong thời gian tới. 
 LỜI CẢM ƠN 
 Nghiên cứu này được tài trợ bởi Đại học Quốc gia Hà Nội thông qua đề 
 tài mã số QG.18.57. Các tác giả xin trân trọng cảm ơn. 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 13