Розглянуто фундаментальні принципи детектування хімічних речовин, в основі яких лежить явище поверхневого плазменного резонансу та конструювання на його базі таких поляритонних приладів як високоточні (біо)оптохімічні сенсори.

Теоретично та експериментально розглянуто вплив додаткових хвилеводних та покриваючих шарів на чутливість оптоелектронних сенсорів, дія яких базується на явищі поверхневого плазмонного резонансу. Теоретичні розрахунки базуються на диференціальному формалізмі, в межах якого були розраховані коефіцієнти пропускання та відбивання багатошарових структур з синусоїдальними періодичними рельєфами. Одержані експериментальні спектральні та кутові залежності коефіцієнтів відбивання узгоджуються з теоретичними розрахунками, що дає можливість створювати сенсорні структури з наперед заданими властивостями.

Вивчено оптичні властивості системи 1D золотих нанодротів на плоских діелектричних підкладках. Дослідні зразки одержано за допомогою методу голографічної літографії. Проведено моделювання та аналіз оптичних (спектральних і кутових) характеристик (відбивання, екстинкції), використовуючи диференціальний формалізм. Представлений метод дозволяє врахувати збудження різних типів власних електромагнітних мод системи та їх взаємодію, що підтверджується експериментальними даними.

Послідовно порівняно переваги та недоліки двох найбільш розповсюджених методів збудження поверхневих плазмонних поляритонів - за допомогою призми ослабленого повного внутрішнього відбиття і дифракційної гратки. Проаналізовано ефективність перетворення світла в поверхневий поляритон і вплив параметрів окремих елементів системи на її чутливість. Одержано аналітичні вирази для чутливості сенсорних систем двох типів у разі введення додаткового селективно-чутливого шару. Встановлено, що в широкому діапазоні зміни показника заломлення тестованої речовини чутливість сенсорних елементів на базі таких методів збудження має різну величину у різних діапазонах зміни показника заломлення. У випадку дифракційної гратки максимальна чутливість досягається в інтервалі малих показників заломлення, в той час як для призми ослабленого повного внутрішнього відбиття чутливість є вищою в діапазоні їх великих значень.

Розроблено технологію формування періодичних масивів металевих нанодротів і наноточок на поверхні твердого тіла з використанням методу інтерференційної літографії. Виявлено взаємодію мод різного типу, що збуджуються в періодичній системі металевих нанодротів. Визначено оптимальні геометричні параметри сенсорної системи на підставі призми ослабленого внутрішнього відбивання, дифракційної гратки та системи нанодротів для одержання максимальної чутливої системи до зміни параметрів навколишнього середовища. Розроблено конструкцію оптохімічного сенсора для визначення малих концентрацій домішок у рідинних і газових середовищах.