عنوان

بهینه سازی و ساخت سنسور آشکارساز سیگنال نورون مبتنی بر رزونانس های پلازمونی

‭۵۱۳۵پ‬

per

بهینه سازی و ساخت سنسور آشکارساز سیگنال نورون مبتنی بر رزونانس های پلازمونی

/مریم جاهد

دانشگاه تبریز: دانشکده مهندسی فناوریهای نوین، گروه مهندسی نانوفتونیک

‮‭۱۰۹‬ص‬

چاپی

کارشناسی ارشد

نانوفناوری با گرایش نانوفتونیک

‮‭۱۳۹۰/۰۶/۱۹‬

دانشگاه تبریز: دانشکده مهندسی فناوریهای نوین، گروه مهندسی نانوفتونیک

در چند دهه‌صی اخیر ادوات پلازمونی کاربرد گسترده‌صای یافته‌صاند و استفاده از آن‌صها روز به روز در حال افزایش است .از جمله کاربردهای این ادوات می‌صتوان به رزوناتورها، سوئیچ‌صها، لنزها و سنسورها اشاره کرد .بخش عمده‌صی کاربرد پلازمون در زمینه‌صی سنسورها و به خصوص بیوسنسورها است .مقالات منتشرص‍ شده در این زمینه و نیز بیوسنسورهای تجاری عرضه شده، به سرعت رو به افزایش است .اساس پلازمون، مبتنی بر اندرکنش میدان الکتریکی در مرز مشترک لایه‌صهای فلزی و دی‌صالکتریک است .به این ترتیب که با تاباندن نور با طول موج و زاویه ی مشخص به سطح مشترک فلز- دی‌صالکتریک، شرایط تزویج نور به دریای الکترون‌صهای آزاد فلز را فراهم می‌صآوریم.در فصل اول به بیان مفاهیم نظری، مکانیسم پلازمون‌صهای سطحی و امواج میراشونده‌صی آن، پرداخته و تاریخچه وکاربردهای نوسانات پلازمونی در علوم مختلف تشریح می‌صشود .در فصل دوم، به بیان معادلات حاکم بر انتشار امواج پلازمونی و میدان‌صهای میراشونده پرداخته می‌صشود و نتایج به دست آمده برای انواع ساختار محرک نوسانات پلازمون‌صهای سطحی بیان می شود .در فصل سوم نتایج شبیه‌صسازی از حل معادلات ماکسول مربوطه برای انواع مختلف ساختارهای سنسور نوسانات پلازمون سطحی و چند ساختار پلازمونی دیگر ارائه می‌صشود .از میان انواع ساختارهای ارائه شده ساختار فلز نقره با لایه‌صی محافظ‮‭C- Ta‬، به عنوان طرح پیشنهادی، که از نظر حساسیت و تفکیک‌صپذیری پاسخ‌صهای بهتری به دست می‌صدهد به عنوان بیوسنسور ‮‭SPR‬ مناسب ارائه می‌صشود .مقایسه‌صای بین این ساختارها و ساختار پیشنهادی برای کاربردهای زیستی به خصوص دریافت سیگنال عصبی صورت می‌صگیرد .نقاط ضعف و قوت هر یک از ساختارهای ارائه شده در مقایسه با طرح پیشنهادی برای کاربرد به عنوان بیوسنسور برای تشخیص تحریکات عصبی مورد بررسی قرار می‌صگیرد .این ساختار علاوه بر آن که از حساسیت بالایی برخوردار است، محدودیت تشکیل آلیاژ بین دو فلز طلا و نقره را که در ساختارهای دوفلزی با آن مواجه هستیم، نخواهد داشت .و در نهایت سیستمی مناسب برای استخراج سیگنال عصبی ارائه می‌صگردد.

Plasmon devices have vast application as switch, resonator, lens, sensor, etc. The application of surface Plasmon resonances (SPR) as a sensing device started three decades ago and has continued progressively. Growing number of technologies that used SPR sensors, indicates popularity of these sensors. Also, commercialization of these sensors, cause these sensors be used as a convenient device to analyze and studying molecules, biomolecules and cells. Generally SPs are electromagnetic waves that propagate along metal-dielectric interface. Propagation constants of these waves are sensitive to refractive index of the dielectric layer. We can use this characteristic of SP waves to proposing devices to sense dielectric layer changes. SPR biosensor act as a transducer, that conveys refractive index changes of the dielectric layer into changes of the reflected light.In chapter 1, SPR fundamentals are presented, a comparison between other optical biosensors with SPR biosensors is performed and the aim behind SPR is discussed theoretically. For this trend, time evolution, operation and physical realization of SPR biosensors are presented.In chapter 2, SPR and evanescent fields dominant equations are presented. By solving the Maxwell equations, we have computed intensity and phase of transmitted and reflected light functions. Finally, reflectance of incident light in multilayer structures is discussed. In the end of the chapter 2, SPR biosensor's operation principles are explained. Also, their time evolutions are simulated. Previous SPR biosensors proposed by other researchers have limitations. Also, their sensitivity is limited. Thus, in chapter 3, we have suggested a SPR biosensor based on a biocompatible over layer on top of the silver metal layer to improve sensitivity of these biosensors. The proposed device uses a thin layer of tetra-hedral amorphous carbon (Ta-C) to protect silver from oxidation. Finally, sensitivity and resolution of proposed structure is evaluated. The advantages of our proposed biosensor are high sensitivity and resolution. This biosensor is more biocompatible than other mentioned structures, so it is an appropriate device to detect neuron signaling.

Surface Plasmon Resonance (SPR)

Biosensors

Sensitivity

Resolution

Intensity

جاهد، مریم

رستمی، علی، استادراهنما

شیمیا، محمد، استادراهنما

عباسیان، کریم، استادمشاور

ببر، شیرین، استادمشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی