AuNPs enhanced electrochemical and optical dual-mode fiber optic sensor for trace Hg2+ detection

光学 材料科学 光纤 光纤传感器 双模 全内反射 光电子学 物理 工程类 航空航天工程
作者
Lixia Li,Mingdeng Jin,Siyuan Wu,Feng Ning,Yufang Liu
出处
期刊:Optics Express [The Optical Society]
卷期号:32 (24): 42558-42558 被引量:4
标识
DOI:10.1364/oe.541826
摘要

Efficient and low-concentration detection of heavy metal ions is crucial for healthcare and environmental monitoring. Traditional fiber optic surface plasmon resonance (SPR) sensors face challenges in detecting trace heavy metal ions due to limited sensitivity and the need for complex specific modifications. To overcome these challenges, an innovative electrochemical and optical dual-mode fiber optic sensor for in situ, real-time detection of trace mercury ions is proposed in this paper. The sensor utilizes a reflection-type fiber optic probe coated with thin gold (Au)/indium tin oxide (ITO) film and gold nanoparticles (AuNPs), enabling simultaneous electrochemical and optical interrogation. The coupling effect between the SPR of thin film and the localized surface plasmon resonance (LSPR) of AuNPs significantly improves optical sensitivity, with AuNPs also offering additional active sites for the redox reaction of Hg 2+ . The ITO film not only facilitates the stripping of Hg 2+ , leading to sharper stripping peaks but also enhances the ability of the sensor to rapidly respond to anomalous potential changes. Experimental results show that the sensor has a wide dynamic detection range from 10 −10 M to 10 −5 M, with a limit of detection reaching the pM level. The dual-mode functionality allows the simultaneous collection of voltage, current, and optical information, enabling cross-validation of the detection results and improving the accuracy and reliability of detection.
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