This project is based on a novel and patented method for producing silver-based thin films with superior plasmonic properties compared to current state-of-the-art solutions. The method, referred to as CrystalSPR, was developed through a doctoral research project at the University of South-Eastern Norway and is based on magnetron sputtering with boron doping. This approach enables the growth of silver films with a high degree of crystallographic orientation, resulting in uniform, high-quality films with enhanced optical performance. Importantly, the process can be carried out at room temperature and without specific substrate requirements, providing strong technological and industrial potential.
The technology is particularly aimed at applications in surface plasmon resonance (SPR) sensors, which are widely used for rapid and sensitive detection of biomolecules, environmental pollutants, and chemical compounds. SPR sensors play a key role in medical diagnostics, environmental monitoring, and biotechnology.
Activities:
In the initial phase of the project, a customized SPR measurement setup was developed by adapting a UV–Vis spectrophotometer with a module allowing manual control of the angle of incidence. This enabled angle-dependent SPR measurements using the Kretschmann configuration.
Thin films of conventional silver (Ag) and boron-doped silver (AgB) were subsequently fabricated using magnetron sputtering. The AgB films were produced using the CrystalSPR method. Films with varying thicknesses were prepared to study the relationship between film structure, thickness, and plasmonic response. Surface morphology and roughness were characterized using atomic force microscopy.
Results:
The results demonstrate that CrystalSPR-based AgB films support clear and stable SPR resonances at lower thicknesses than conventional silver films. Compared to Ag, the AgB films exhibited a pronounced shift of the SPR response toward longer wavelengths, moving the resonance from the ultraviolet region into the visible spectrum. This shift is highly advantageous for practical sensor systems.
In addition, the AgB films showed improved contrast and steeper resonance curves, indicating higher sensitivity. Long-term stability tests revealed no measurable degradation in SPR performance after several months of exposure to ambient conditions, demonstrating good chemical stability.
Prosjektet har bidratt til økt kunnskap og kompetanse innen fremstilling og karakterisering av sølvbaserte tynn-filmer med forbedrede plasmoniske egenskaper. Det er etablert ny eksperimentell dokumentasjon av ytelse, stabilitet og anvendelsespotensial for CrystalSPR-teknologien, som styrker det faglige grunnlaget for videre utvikling mot praktiske SPR-sensorapplikasjoner. Prosjektet har også bidratt til kompetansebygging ved Institutt for mikrosystemer ved Universitetet i Sørøst-Norge, samt styrket samhandlingen mellom forskning, teknologiutvikling og kommersialiseringsstøtte.
Videre har prosjektet hatt en tydelig virkning gjennom dialog og kunnskapsutveksling med relevante industrielle aktører, samt tett samarbeid med USNs TTO-funksjon (KOIN) knyttet til IPR-analyse og markedsvurderinger. Dette har bidratt til en bedre forståelse av teknologiens mulige anvendelsesområder og videre utviklingsløp. Prosjektet har også identifisert alternative bruksområder for materialplattformen, blant annet innen elektrokjemisk CO2-reduksjon, noe som utvider teknologiens potensielle samfunns- og markedsrelevans.
På lengre sikt forventes prosjektets resultater å danne et solid grunnlag for et verifiseringsprosjekt innen Forskningsrådets kommersialiseringsprogram. Dette kan igjen legge til rette for videre teknologiutvikling, økt samarbeid med industrielle partnere og mulig etablering av kommersiell virksomhet basert på CrystalSPR-teknologien, enten gjennom lisensiering eller oppstart av selskap.
