فهرست

بهینه سازی عملکرد حسگر زیستی مبتنی بر بلور فوتونی یک بعدی حاوی مواد با ضریب شکست متغیر

نشریه: سال سوم-شماره ۳-پاییز ۱۳۹۵ - مقاله 2   صفحات :  135 تا 142



کد مقاله:
nm-235

مولفین:
فرزانه بیات
فرزانه بیات: دانشگاه تبریز - پژوهشکده فیزیک کاربردی و ستاره شناسی
سهراب احمدی
حبیب تجلی: دانشگاه تبریز - پژوهشکده فیزیک کاربردی و ستاره شناسی


چکیده مقاله:

در این کار، به بهینه سازی عملکرد حسگر زیستی مبتنی بر بلورهای فوتونی یک بعدی پرداخته شده است. بلور فوتونی مورد استفاده متشکل از لایه های A، B وF است که به ترتیب ZnSe، SiO2 وکانالی است که امکان جاری شدن سیال حاوی ماده‌ی زیستی را فراهم می‌نماید. همچنین، در مرکز بلور فوتونی لایه‌ی نقص D با تابع توزیع ضریب شکست شعاعی قرار می‌گیرد. با تابش نور تخت به ساختار بلور فوتونی معرفی شده، شدت نور خروجی توزیع فضایی پیدا کرده و این امر منجر به تولید حلقه‌های روشن نور در صفحه‌ی خروجی می‌شود. تغییرات ایجاد شده درضریب شکست موثر سیال جاری در کانال‌ها منجر به تغییر شعاع این حلقه‌ها می‌گردد. پارامترهای متعددی از جمله تعداد، ضخامت لایه ها و شیب تغییرات ضریب شکست در لایه‌ی D در میزان این حساسیت تاثیر دارند. با بهینه کردن این پارمترها، تغییرات ضریب شکست-5^ 10 در سیال به اندازه‌ی قابل تشخیص است.


Article's English abstract:

In this work, we have optimized the performance of the 1D photonic crystal based biosensor. The photonic crystal contains the layers A, B and F which are ZnSe, SiO2 and a microfluidic channel, respectively. Also, there is a radial gradient refractive index defect layer in the center of the structure. By irradiating a plane beam to the proposed structure, a ring-shaped intensity profile is achieved on the output plane of the structure. Any changed in the effective refractive index of the fluid inside of microfluidic channels can cause a change in the radius of the intensity ring. There are different parameters such as number and thickness of the layers and the rate of the refractive index variation in the D layer that can effect the sensitivity. Optimizing these parameters, it is possible to sense the refractive index changes of 10^-5 .


کلید واژگان:
بلورهای فوتونی یک بعدی، حسگرهای زیستی، مواد با ضریب شکست متغیر

English Keywords:
1D Photonic Crystal Nanostructures, Biosensors, Gradient Refractive Index Materials

منابع:

English References:
[1]Estevez, M-Carmen, Mar Alvarez, and Laura M. Lechuga. "Integrated optical devices for lab?on?a?chip biosensing applications." Laser & Photonics Reviews 6.4 (2012): 463-487. [2] Schmitt, Katrin, et al. "Interferometric biosensor based on planar optical waveguide sensor chips for label-free detection of surface bound bioreactions." Biosensors and Bioelectronics 22.11 (2007): 2591-2597. [3] Fan, Xudong, et al. "Sensitive optical biosensors for unlabeled targets: A review." analytica chimica acta 620.1 (2008): 8-26. [4] Homola, Ji???, Sinclair S. Yee, and Günter Gauglitz. "Surface plasmon resonance sensors: review." Sensors and Actuators B: Chemical 54.1 (1999): 3-15. [5] Rich, Rebecca L., and David G. Myszka. "Why you should be using more SPR biosensor technology." Drug Discovery Today: Technologies 1.3 (2004): 301-308. [6] Lee, Mindy R., and Philippe M. Fauchet. "Two-dimensional silicon photonic crystal based biosensing platform for protein detection." Optics express 15.8 (2007): 4530-4535. [7] Shamah, Steven M., and Brian T. Cunningham. "Label-free cell-based assays using photonic crystal optical biosensors." Analyst 136.6 (2011): 1090-1102. [8] Frascella, Francesca, et al. "Hydrogel-Terminated Photonic Crystal for Label-Free Detection of Angiopoietin-1." (2015). [9] Strutt, John William. "On waves propagated along the plane surface of an elastic solid." Proceedings of the London Mathematical Society 17.1 (1885): 4-11. [10] Rumyantsev, V. V., and A. Schwartzman. "Peculiarities of propagation of electromagnetic excitations through nonideal 1d photonic crystal." J Electr Electron Syst 1.109 (2013): 2. [11] Wu, C-J., J-J. Liao, and T-W. Chang. "Tunable multilayer Fabry-Perot resonator using electro-optical defect layer." Journal of Electromagnetic Waves and Applications 24.4 (2010): 531-542. [12] Bayat, Farzaneh, Sohrab Ahmadi-Kandjani, and Habib Tajalli. "Designing Real Time Biosensors and Chemical Sensors Based on Defective 1D Photonic Crystals." (2016). [13] Xi, J-Q., Martin F. Schubert, Jong Kyu Kim, E. Fred Schubert, Minfeng Chen, Shawn-Yu Lin, Wayne Liu, and Joe A. Smart. "Optical thin-film materials with low refractive index for broadband elimination of Fresnel reflection." Nature photonics 1, no. 3 (2007): 176-179. [14] Robert W. Wood. Physical optics, 3rd ed. Optical Society of America, Washington, DC 1988. [15] Yariv, Amnon, and Pochi Yeh. Optical waves in crystals. Vol. 10. Wiley, New York, 1984. [16] “Beam Profiling for Small Beam Widths or Spot Size DataRay Inc.” http://www.dataray.com/blog-beam-profiling-for-smallbeam-widths-spot-size.html. [17] Ye, Chunfang, and Robert R. McLeod. "GRIN lens and lens array fabrication with diffusion-driven photopolymer." Optics letters 33, no. 22 (2008): 2575-2577. [18] Humpel, Christian. "Identifying and validating biomarkers for Alzheimer's disease." Trends in biotechnology 29, no. 1 (2011): 26-32. [19] Santi, Sara, et al. "Real?time Amyloid Aggregation Monitoring with a Photonic Crystal?based Approach." ChemPhysChem 14.15 (2013): 3476-3482.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 1578
تعداد دریافت فایل مقاله : 58



طراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورکطراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورک