نانومقیاس

نانومقیاس

بررسی عملکرد حسگری تراشه اپتیکی تشدید پلاسمون سطحی لایه ‎نشانی شده بوسیله دستگاه تبخیر حرارتی: کاربرد در سنجش گلوکز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 پژوهشکده علوم و فناوری نانو، دانشگاه کاشان، ایران
2 پژوهشکده علوم و فناوری نانو، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
3 مرکز تحقیقات نانوبیوتکنولوژی، پژوهشکده فناوری های نوین سلامت، دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله(عج)، تهران، ایران
10.22034/ns.2026.2079714.1415
چکیده
این پژوهش بر روی ساخت تراشه اپتیکی کروم- طلا به منظور استفاده در دستگاه تشدید پلاسمون سطحی با آرایش کریشمن و بررسی عملکرد آن برای سنجش غلظت‎های مختلف گلوکز تحقیق شده است. این نوع حسگرها بر اساس موج میرای ایجاد شده در شرایط بازتاب داخلی کلی در فصل مشترک فلز- دی‌الکتریک کار می‌کنند. تراشه از زیرلایه شیشه‌ای و یک لایه 50 نانومتری طلا بر روی آن ساخته شده است. از یک لایه نازک کروم هم به منظور افزایش چسبندگی طلا به زیرلایه استفاده شده است. لایه‌نشانی‌ها به صورت پشت سر هم و بدون وقفه بوسیله دستگاه تبخیر حرارتی مقاومتی با نرخ یکنواخت 1/0 نانومتر بر ثانیه در خلاء منفی 5 میلی‎بار انجام شد. از آنالیزهای SEM و AFM برای بررسی ضخامت و توپوگرافی نمونه‌ها استفاده شد. به منظور مشاهده محدوده جذب، طیف نمونه در محدوده طول‎موج مرئی اندازه‌گیری شد. در مرحله بعد، طیف بازتاب و نمودار اتصال آب مقطر به سطح تراشه‌های ساخته شده با ضخامت‌های متفاوت توسط دستگاهAutolab ESPRIT بررسی شد و با تراشه تجاری مقایسه گردید. نمونه بهینه (از لحاظ ضخامت، طیف بازتاب و پهنای پیک کمتر) که مشابهت بیشتری با تراشه تجاری دارد، برای سنجش و اتصال فیزیکی مقادیر 5، 10 و 15 درصد گلوکز انتخاب شد که مقدار جابجایی زاویه برای انها به ترتیب 1050، 1843 و 3035 میلی‌درجه بوده است. تکرار پذیری نمونه نیز مورد بررسی و با دقت یک میلی درجه مورد تایید قرار گرفت. میانگین حساسیت تراشه در بازه مورد بررسی 177 Deg/RIU به‌دست آمد. نتایج نشان داد می‌توان از این نمونه به‌عنوان مشابه یک نمونه تجاری استفاده کرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Sensing performance evaluation of an optical surface plasmon resonance chip deposited using a thermal evaporation system: Glucose detection application

نویسندگان English

Zohreh Rahimabadi 1
Mehdrad Moradi 2
Ramezan Ali Taheri 3
1 Institute of Nanoscience and Nanotechnology, University of Kashan, Kashan, Iran
2 Institute of Nanoscience and Nanotechnology, University of Kashan, Kashan, Iran
3 Nanobiotechnology Research Center, New Health Technologies Institute, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran
چکیده English

This study investigates the fabrication of an optical chip for use in a surface plasmon resonance (SPR) system, and evaluates its sensing performance for detection of various glucose concentrations. This type of sensor is based on the evanescent wave generated under total internal reflection conditions at the metal-dielectric interface. The chip consists of a glass substrate coated with a 50 nm gold thin film, along with a thin chromium adhesion layer to enhance the thin film-substrate bonding. The Au and Cr layers were deposited consecutively with no break using a thermal evaporation device (PVD) under high vacuum (5×10-5 mbar) with a uniform deposition rate of 0.1 nm/s. SEM and AFM analyses were employed to examine the thickness and surface topography of the chips. To determine the absorption characteristics, optical spectroscopy was carried out in the visible wavelength range. In the next step, reflection spectra and binding curves of distilled water to the surfaces of fabricated chips with different thicknesses were examined using Autolab ESPRIT device, and compared with a commercial chip. The optimal sample in terms of thickness, reflection spectrum and FWHM was found to be similar to the commercial chip, and selected for glucose detection experiments at concentrations of 5, 10, and 15 percent which the angular shifts for them were 1050, 1843, and 3035 millidegree, respectively. The repeatability of the sample was also examined and confirmed with an accuracy of one millidegree. The average sensitivity of the chip was 177 Deg/RIU. The results show that the optimal chip can be used as an equivalent to a commercially available product.

کلیدواژه‌ها English

Surface Plasmon Resonance
Kretschmann configuration
Resistive Thermal Evaporation
Glucose Sensing
Evanescent wave in total reflection

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 بهمن 1404

  • تاریخ دریافت 11 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 18 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 17 بهمن 1404