基于SiO2@Au核壳纳米二聚体的高灵敏度LSPR传感器用于乳腺癌早期诊断与治疗效益预测

　　本文提出一种基于SiO2@Au核壳纳米二聚体的局域表面等离子体共振（LSPR）传感器，通过黄金分割率优化结构参数，实现电场增强因子1.9×103和检测限6.28×10-6 RIU的突破性性能，为乳腺癌标志物高精度检测提供了创新解决方案。

　　

Section snippets

FDTD based simulation

有限时域差分法（FDTD）是一种先进的数值模拟技术，用于研究电磁波与不同材料及结构的相互作用。"有限差分"指通过将目标物体（如纳米颗粒）划分为微观网格单元来近似真实世界的计算方法。FDTD不在每个点持续计算复杂方程，而是在每个网格点求解方程，从而实现对电磁场行为的动态捕捉。

Single SiO₂@Au core-shell nanoparticle

本节探讨黄金分割率（GR）在优化SiO₂@Au核壳纳米颗粒半径中的作用。我们旨在获得能确保纳米颗粒与入射光最大相互作用的最佳核壳构型。本研究采用黄金分割率基于两个原因：（1）探索其在核壳纳米颗粒优化中的可行性，因为GR广泛存在于自然界并展现重要设计规律；（2）为跨领域研究者提供简单直观的优化工具，避免机器学习等复杂方法所需的大量数据和计算资源。

Conclusion

本研究探索了SiO₂@Au核壳二聚体在表面增强拉曼散射（SERS）乳腺癌检测中的应用潜力。首先采用黄金分割率作为设计参数优化单核壳纳米颗粒性能，结果显示当核半径15.45 nm、壳半径25 nm时获得最佳性能：灵敏度170 nm/RIU，检测限0.81×10^-6 RIU。基于此，我们进一步研究了二聚体构型的增强效应。