نانومقیاس

نانومقیاس

بهبود پایداری و بهینه سازی حسگر تشدید پلاسمون سطحی مبتنی بر فسفر سیاه با استفاده از گرافن برای تشخیص گلوکز در ادرار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه فیزیک، واحد یادگار امام، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 گروه فیزیک، واحد تهران شرق، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.22034/ns.2026.2093548.1441
چکیده
حسگرهای مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی (SPR) به دلیل حساسیت بالا، گزینه‌ای مناسب برای آشکارسازی غیرتهاجمی گلوکز هستند. در این پژوهش، یک زیست‌حسگر SPR با ساختار CsF/Cu/FASnI₃/BP/Graphene برای اندازه‌گیری گلوکز در نمونه‌های ادرار طراحی و با استفاده از روش ماتریس انتقال (TMM) مورد بررسی قرار گرفت. به منظور دستیابی به بهترین عملکرد، ضخامت لایه مس و تعداد لایه‌های فسفر سیاه و گرافن بهینه‌سازی شدند. نتایج نشان داد که ساختار شامل 50 نانومتر مس، سه لایه فسفر سیاه و یک لایه گرافن، عملکرد بهینه‌ای ارائه می‌دهد و به بیشینه حساسیت deg/RIU 348 و ضریب شایستگی RIU-191 دست می‌یابد. اگرچه افزودن گرافن موجب کاهش اندکی در حساسیت شد، اما با محافظت از فسفر سیاه در برابر اکسیداسیون، پایداری شیمیایی ساختار را بهبود داده و امکان استفاده عملی از این ماده را افزایش می‌دهد. مقایسه با مطالعات پیشین نیز نشان داد که ساختار پیشنهادی، با بهره‌گیری از فلز مس و ترکیب هم‌زمان پروسکایت، فسفر سیاه و گرافن، تعادل مناسبی میان حساسیت، پایداری و هزینه ساخت ایجاد می‌کند. این نتایج، ساختار پیشنهادی را به گزینه‌ای امیدبخش برای توسعه زیست‌حسگرهای SPR کم‌هزینه و با عملکرد بالا در کاربردهای تشخیص غیرتهاجمی گلوکز تبدیل می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Stability Enhancement and Optimization of a Black Phosphorus-Based Surface Plasmon Resonance Sensor Using Graphene for Urinary Glucose Detection

نویسندگان English

Vahideh Mohadesi 1
Fahimeh Abrinaei 2
1 Department of Physics, Yadegar. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Physics, ET.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

Surface plasmon resonance (SPR)-based sensors have attracted significant attention as highly sensitive platforms for the non-invasive detection of glucose. In this study, an SPR biosensor with a CsF/Cu/FASnI₃/Black Phosphorus (BP)/Graphene multilayer structure was designed for glucose detection in urine samples and analyzed using the Transfer Matrix Method (TMM). To achieve optimal performance, the thickness of the copper layer as well as the number of black phosphorus and graphene layers were systematically optimized. The results demonstrated that the optimized configuration, consisting of a 50 nm copper layer, three layers of black phosphorus, and a single graphene layer, exhibited the best sensing performance, achieving a maximum sensitivity of 348 deg/RIU and a figure of merit (FOM) of 91 RIU⁻¹. Although the incorporation of graphene resulted in a slight reduction in sensitivity, it significantly improved the chemical stability of the sensor by protecting black phosphorus against oxidation, thereby enhancing its practical applicability. Furthermore, comparison with previously reported SPR biosensors revealed that the proposed design, which integrates a copper plasmonic layer with a perovskite layer, black phosphorus, and graphene, provides an excellent balance between sensitivity, chemical stability, and fabrication cost. These findings highlight the proposed sensor as a promising candidate for the development of low-cost, high-performance SPR biosensors for non-invasive glucose monitoring

کلیدواژه‌ها English

Biosensor
Stability
Graphene
Glucose Detection
Sensitivity
Figure of Merit

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 04 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 14 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 25 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 04 مرداد 1405