طراحي حسگر ملكول هاي زيستي بر مبناي پلاسمون هاي سطحي ايجاد شده در گريتنيگ گرافن-طلا و بررسي اثر هندسه گريتينگ بر حساسيت

Desighning a Biosensor Based on Surface Plasmons Generated in Graphene Gold Grating and Study the Grating Geometry Effects on Sensitivity

به دليل اهميت روزافزون حسگرها در تشخيص زودهنگام بيماري ها، نياز به حسگرهاي زيستي با كارايي بالا يكي از اهداف محققان است. در اين مقاله ساختاري متشكل از گريتينگ گرافن-طلا، كه پلاسمون هاي قوي را در ناحيه فروسرخ نزديك تشكيل داده براي آشكارسازي تغييرات ضريب شكستو درنتيجه غلظت بعضي مواد زيستي و به‌طوركلي تمام موادي با بازه ضريب شكست 1/000 تا 1/006 پيشنهاد داده‌شده است. حساسيت و كيفيت حسگر پيشنهادي مورد محاسبه قرار گرفته شده و اثرات پارامترهاي ساختاري و ويژگي هاي نور فرودي بر روي اين فاكتورها موردبررسي قرارگرفته شده است. بهترين نتيجه براي مواد با ضريب شكست 1.100 با ضريب كيفيت 9750 حاصل شده است. همچنين امكان سنجش برخي از مولكول هاي زيستي با ظرفيت شناسايي توسط اين حسگر مانند آب، گلوكز، MDCK و خون با تغييرات ضريب¬شكست 0/001 بررسي شده است كه مقدار كيفيت بالاي 6000 براي اين مواد بدست آمده است.

Due to the emergency need in early diagnosis of illnesses, the need for high performance biosensors is one of the researchers' goals. In this paper, a structure consisting of graphene-gold grating, which formed strong plasmons in the near infrared region, was proposed to detect the refractive indexes' changes (and consequently the concentration) biomolecule and, in general, all materials with a refractive index of 1.000-1.600. Sensitivity and quality factor of the proposed sensor have been calculated and the effects of structural parameters and incident light characteristics on these factors have been considered. The best result has been obtained for materials with 1.100 refractive index with 9750 quality factor. Also, the possibility of detection for some biological molecules with this sensor, such as water, glucose, MDCK and blood, with a refractive index variation of 1.000 to 1.600 has been investigated which the quality factors for these molecules have been achieved upper than 6000.