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提出基于SPR的生物传感器，采用2D材料和Kretschmann结构，集成CaF2、Nb2O5、Ag、Fe2O3及黑磷，通过优化层厚实现高灵敏度（622.33 deg/RIU）、QF（142.02）和窄FWHM（4.382 deg），适用于结核分枝杆菌快速检测。
本研究介绍了一种基于表面等离子体共振（SPR）的生物传感器，该传感器旨在有效检测结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）。该传感器采用了二维材料以及Kretschmann配置，并通过全面的仿真研究进行了所有分析和性能评估。生物传感器使用了CaF2棱镜、五氧化二铌（Nb2O5）、银（Ag）、三氧化二铁（Fe2O3）和黑磷（BP）。研究重点在于设计和优化SPR结构，以实现极高的结核分枝杆菌检测灵敏度。Ag和Fe2O3的组合赋予了传感器较强的等离子体特性，而BP的可调带隙以及改进的光-物质相互作用显著提升了检测灵敏度。Nb2O5不仅促进了表面功能化，还提高了化学稳定性，从而使传感器在实际应用中更加可靠。主要的建模方法是传递矩阵法（Transfer Matrix Method, TMM），同时采用有限元法（Finite Element Method, FEM）来验证仿真结果，以进一步验证设计合理性。通过精细调整Nb2O5、Ag、Fe2O3和BP层的厚度，传感器达到了622.33（度/RIU）的最大灵敏度。传感器出色的品质因数（QF）为142.02（RIU−1）、高功效因子（FOM）为140.09以及窄的半高宽（FWHM）为4.382（度），表明其具有出色的分辨率和检测精度。此外，该生物传感器能够在生物学相关的1.343–1.3551范围内稳定检测折射率（RI）的变化。与现有的SPR生物传感器配置相比，所提出的结构表现出更优越的角度灵敏度和更好的光学性能。这些结果表明，所提出的SPR传感器可以成为一种高效且快速的结核病现场检测工具。
本研究介绍了一种基于表面等离子体共振（SPR）的生物传感器，该传感器旨在有效检测结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）。该传感器采用了二维材料以及Kretschmann配置，并通过全面的仿真研究进行了所有分析和性能评估。生物传感器使用了CaF2棱镜、五氧化二铌（Nb2O5）、银（Ag）、三氧化二铁（Fe2O3）和黑磷（BP）。研究重点在于设计和优化SPR结构，以实现极高的结核分枝杆菌检测灵敏度。Ag和Fe2O3的组合赋予了传感器较强的等离子体特性，而BP的可调带隙以及改进的光-物质相互作用显著提升了检测灵敏度。Nb2O5不仅促进了表面功能化，还提高了化学稳定性，从而使传感器在实际应用中更加可靠。主要的建模方法是传递矩阵法（Transfer Matrix Method, TMM），同时采用有限元法（Finite Element Method, FEM）来验证仿真结果，以进一步验证设计合理性。通过精细调整Nb2O5、Ag、Fe2O3和BP层的厚度，传感器达到了622.33（度/RIU）的最大灵敏度。传感器出色的品质因数（QF）为142.02（RIU−1）、高功效因子（FOM）为140.09以及窄的半高宽（FWHM）为4.382（度），表明其具有出色的分辨率和检测精度。此外，该生物传感器能够在生物学相关的1.343–1.3551范围内稳定检测折射率（RI）的变化。与现有的SPR生物传感器配置相比，所提出的结构表现出更优越的角度灵敏度和更好的光学性能。这些结果表明，所提出的SPR传感器可以成为一种高效且快速的结核病现场检测工具。
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