We experimentally demonstrate a label-free sensor based on nanoslotted parallel quadrabeam photonic crystal cavity (NPQC). The NPQC possesses both high sensitivity and high Q-factor. We achieved sensitivity (S) of 451 nm/refractive index unit and Q-factor >7000 in water at telecom wavelength range, featuring a sensor figure of merit >2000, an order of magnitude improvement over the previous photonic crystal sensors. In addition, we measured the streptavidin-biotin binding affinity and detected 10 ag/mL concentrated streptavidin in the phosphate buffered saline solution.
REFERENCES
1.
L. J.
Sherry
, S.
Chang
, G. C.
Schatz
, and R. P.
Van Duyne
, Nano Lett.
5
, 2034
–2038
(2005
).2.
X.
Fan
, I. M.
White
, S. I.
Shopova
, H.
Zhu
, J. D.
Suter
, and Y.
Sun
, Anal. Chim. Acta
620
, 8
–26
(2008
).3.
C. A.
Barrios
, M.
Banuls
, V. G.
- Pedro
, K. B.
Gylfason
, B.
Sanchez
, A.
Griol
, A.
Maquieira
, H.
Sohlstrom
, M.
Holgado
, and R.
Casquel
, Opt. Lett.
33
, 708
–710
(2008
).4.
H. K.
Hunt
and A. M.
Armani
, Nanoscale
2
, 1544
–1559
(2010
).5.
J. N.
Anker
, W. P.
Hall
, O.
Lyandres
, N. C.
Shah
, J.
Zhao
, and R. P.
Duyne
, Nat. Mater.
7
, 442
–453
(2008
).6.
R.
Karlsson
, J. Mol. Recognit.
17
, 151
–161
(2004
).7.
C.
Caucheteur
, Y.
Shevchenko
, L.
Shao
, M.
Wuilpart
, and J.
Albert
, Opt. Express
19
, 1656
–1664
(2011
).8.
J.
Yang
, L.
Jiang
, S.
Wang
, B.
Li
, M.
Wang
, H.
Xiao
, Y.
Lu
, and H.
Tsai
, Appl. Opt.
50
, 5503
–5507
(2011
).9.
A.
Ymeti
, J.
Greve
, P. V.
Lambeck
, T.
Wink
, S.
van Hovell
, T. A. M.
Beumer
, R. R.
Wijn
, R. G.
Heideman
, V.
Subramaniam
, and J. S.
Kanger
, Nano Lett.
7
, 394
–397
(2007
).10.
A.
Ymeti
, J. S.
Kanger
, J.
Greve
, G. A.
Besselink
, P. V.
Lambeck
, R.
Wijn
, and R. G.
Heideman
, Biosens. Bioelectron.
20
, 1417
–1421
(2005
).11.
F.
Vollmer
and S.
Arnold
, Nat. Methods
5
, 591
–596
(2008
).12.
C.
Kang
and S. M.
Weiss
, Opt. Express
16
, 18188
–18193
(2008
).13.
D.
Psaltis
, S. R.
Quake
, and C.
Yang
, Nature
442
, 381
–386
(2006
).14.
M.
Loncar
, A.
Scherer
, and Y.
Qiu
, Appl. Phys. Lett.
82
, 4648
–4651
(2003
).15.
E.
Chow
, A.
Grot
, I. W.
Mirkarimi
, M.
Sigalas
, and G.
Girolami
, Opt. Lett.
29
, 1093
–1095
(2004
).16.
T.
Xu
, N.
Zhu
, M. Y.-C.
Xu
, L.
Wosinski
, J.
Stewart Aitchison
, and H. E.
Ruda
, Opt. Express
18
, 5420
–5425
(2010
).17.
F.
Fan
, W.
Gu
, X.
Wang
, and S.
Chang
, Appl. Phys. Lett.
102
, 121113
(2013
).18.
Q.
Quan
, I. B.
Burgess
, S. K. Y.
Tang
, D. L.
Floyd
, and M.
Loncar
, Opt. Express
19
, 22191
–22197
(2011
).19.
C.
Kang
, C. T.
Phare
, Y. A.
Vlasov
, S.
Assefa
, and S. M.
Weiss
, Opt. Express
18
, 27930
–27937
(2010
).20.
D.
Yang
, H.
Tian
, and Y.
Ji
, Opt. Express
19
, 20023
–20034
(2011
).21.
Q.
Quan
, D. L.
Floyd
, I. B.
Burgess
, P. B.
Deotare
, I. W.
Frank
, S. K. Y.
Tang
, R.
Ilic
, and M.
Loncar
, Opt. Express
21
(26
), 32225
–32233
(2013
).22.
W.
Lai
, S.
Chakravarty
, Y.
Zou
, Y.
Guo
, and R. T.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
102
, 041111
(2013
).23.
J. L.
Briscoe
, S.
Cho
, and I.
Brener
, Opt. Lett.
38
, 2569
–2571
(2013
).24.
F.
DellOlio
and V. M. N.
Passaro
, Opt. Express
15
, 4977
–4993
(2007
).25.
S.
Kita
, S.
Hachuda
, K.
Nozaki
, and T.
Baba
, Appl. Phys. Lett.
97
, 161108
(2010
).26.
J.
Jagerska
, H.
Zhang
, Z.
Diao
, N.
Le Thomas
, and R.
Houdre
, Opt. Lett.
35
, 2523
–2525
(2010
).27.
M. G.
Scullion
, A.
Di Falco
, and T. F.
Krauss
, Biosens. Bioelectron.
27
, 101
–105
(2011
).28.
S.
Zlatanovic
, L. W.
Mirkarimi
, M. M.
Sigalas
, M. A.
Bynum
, E.
Chow
, K. M.
Robotti
, G. W.
Burr
, S.
Esener
, and A.
Grot
, Sens. Actuators, B
141
, 13
–19
(2009
).29.
S.
Pal
, E.
Guillermain
, R.
Sriram
, B. L.
Miller
, and P. M.
Fauchet
, Biosens. Bioelectron.
26
, 4024
–4031
(2011
).30.
S.
Chakravarty
, Y.
Zou
, W.
Lai
, and R. T.
Chen
, Biosens. Bioelectron.
38
, 170
–176
(2012
).31.
A.
Di Falco
, L.
OFaolain
, and T. F.
Krauss
, Appl. Phys. Lett.
94
, 063503
(2009
).32.
B.
Wang
, M. A.
Dundar
, R.
Ntzel
, F.
Karouta
, S.
He
, and R. W.
Heijden
, Appl. Phys. Lett.
97
, 151105
(2010
).33.
D.
Yang
, H.
Tian
, Y.
Ji
, and Q.
Quan
, J. Opt. Soc. Am. B
30
, 2027
–2031
(2013
).34.
S.
Hachuda
, S.
Otsuka
, S.
Kita
, T.
Isono
, M.
Narimatsu
, K.
Watanabe
, Y.
Goshima
, and T.
Baba
, Opt. Express
21
, 12815
–12821
(2013
).35.
Q.
Quan
, P. B.
Deotare
, and M.
Loncar
, Appl. Phys. Lett.
96
(20
), 203102
(2010
).36.
A. M.
Armani
and K. J.
Vahala
, Opt. Lett.
31
, 1896
–1898
(2006
).37.
C. F.
Carlborg
, K. B.
Gylfason
, A.
Kazmierczak
, F.
Dortu
, M. J.
Banuls Polo
, A. M.
Catala
, G. M.
Kresbach
, H.
Sohlstrom
, T.
Moh
, L.
Vivien
, J.
Popplewell
, G.
Ronan
, C. A.
Barrios
, G.
Stemme
, and W.
Wijngaart
, Lab Chip
10
, 281
–290
(2010
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.