طراحي حسگرزيستي ضريب‌شكست پلاسموني دو بعدي با حساسيت بالا

Design of Highly sensitive 2D plasmonic refractive index biosensor

در سال #38;shy;هاي اخير با گسترش دانش و فناوري در ابعاد نانومتر شاخه #38;shy;ي جديدي از علم مطرح شد كه به بشر امكان ساخت ادوات مختلفي همچون حسگر زيستي را مي #38;shy;دهد. اين نانو #38;shy;ساختارها كه ابعاد آن #8204;ها كمتر از طول #8204;موج امواج تحريك پلاسمونيك مي #38;shy;باشد، شامل لايه #38;shy;هاي فلز و دي #38;shy;الكتريك مي #8204;باشند. پلاسمون #38;shy;هاي سطحي، نتيجه #38;shy;ي اندر #38;shy;كنش امواج الكترومغناطيس (نور) با انبوه الكترون #38;shy;هاي آزاد موجود در مرز مشترك فلز-دي #38;shy;الكتريك مي #38;shy;باشد. ازآنجايي #8204;كه ثابت انتشار اين امواج به تغييرات محيط دي #8204;الكتريك مجاور با سطح فلز وابسته است، از اين ويژگي پلاسمون #38;shy;ها جهت تشخيص تغييرات محيط اطراف و به #38;shy;منظور حسگري استفاده مي #38;shy;شود.. ساختار پلاسمونيكي پيشنهادي در اين مقاله به #8204;عنوان حسگر ضريب شكست، نوعي حسگر با ساختار ساده و با دوره تناوب 800 نانومتر مي #38;shy;باشد كه به علت استفاده از فلز طلا و پليمر پلي دي متيل سيلوكسان در اين ساختار، داراي قابليت ساخت آسان است. با بهينه #38;shy;سازي ساختار در محدوده فروسرخ نزديك و بررسي طيف جذب ساختار به ازاي دو نمونه #38;shy;ي #38;shy; آب و محلول شامل نورون عصبي نتايج مطلوبي مشاهده شد كه نشان مي #38;shy;دهد اين ساختار با جذب 77%، حساسيت 715 و معيار شايستگي 4/12 عملكرد مناسبي جهت كاربردهاي حسگري در حوزه #38;shy;ي پزشكي دارد.

During the last few years with the significant developments in nano #38;shy;science and technology, a new field of science has been introduced which made it possible for human to design and manufacture the applications such as nano biosensors. These nanostructures with a dimension which is less than the wavelength of the exciting incident wave are made of metal and dielectric layers. The surface plasmons are the result of the interaction between electromagnetic waves and free electrons mass at the shared boundary of metal and dielectric. Since the propagation constant of these waves is strongly dependent on the changes in the dielectric medium, this feature of plasmons are used to detect the changes in mediums. In this biosensor, the information of these changes in mediums can be achieved by analyzing the structures optic response variation. The proposed plasmonic structure in this paper, as a refractive index sensor, is a kind of sensor with a simple structure which has a period of 800 nm, which is easy to operate due to the use of gold and Poly-dimethyl-siloxane polymers in the structure. Favorable results were reached by optimizing the structure in near infrared range and studying the absorption spectrum of the structure for two samples of water and neurons, which showed that this structure with 77% absorption, sensitivity 715 and figure of merit 12.4% is suitable for the sensor applications in the medicine.