عنوان

طراحی و شبیه‌سازی و امکان‌سنجی ساخت، حسگرهای زیستی با حساسیت بالا مبتنی بر ساختارهای شبه پریودیک

پ۲۷۷۱۷

per

طراحی و شبیه‌سازی و امکان‌سنجی ساخت، حسگرهای زیستی با حساسیت بالا مبتنی بر ساختارهای شبه پریودیک

مونا نویدخواه

برق وکامپیوتر

۱۴۰۱

۱۰۶ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی برق گرایش مهندسی نانوالکترونیک

۱۴۰۱/۰۶/۲۲

فناوری نوین نانو افق¬های جدیدی را برای کاربرد (حسگرها، تراشه¬ها، فیبر و ...) فراهم ساخته است. کارایی بیشتر این تجهیزات براساس پدیده¬های فیزیکی مانند انتقال یا انعکاس امواج تشدید میباشد.در این پایان‌نامه وقوع تشدید فانو تیز در حسگر زیستی متامواد تراهرتزی مسطح با معرفی عدم تقارن ضعیف در دو حلقه تشدیدگر شکاف یافته مورد بررسی قرار گرفته است. با شکسته شدن تقارن ساختار فراماده، تشدید فانو در فرکانس¬های پایین رخ می‌دهد این در حالی است که شاهد رزونانس متقارن مد بنیادی دوقطبی نیز به طور همزمان خواهیم بود. رزونانس فانو ساخته شده در این ساختار دارای فاکتور کیفیت بالاتری نسبت به تک حله شکاف خواهد بود. تغییرات ساختاری امکان تنظیم رزونانس فانو را فراهم می‌کند.چنین تشدید¬های تیز را می‌توان برای سنجش¬های بیوشیمیایی نیز به کار برد. ما وجود مدهای تاریک و روشن را در ساختار نامتقارن مطالعه می¬کنیم این عدم تقارن هندسی را در عرض شکاف¬ها (g1,g2)، محور اصلی (a1,a2) و اندازهمحور فرعی کوتاه (b1,b2) معرفی می¬کنیم مدهای تاریک اساسا نمایه نامتقارن فانو را نشان می‌دهد که نسبت به مد روشن به تغییرات جزئی محیط دی الکتریک اطراف حساس‌تر است. این ویژگی عجیب کاربرد احتمالی متامواد نامتقارن را به عنوان یک حسگر نوری برای تجزیه تحلیل مواد شیمیایی یا بیولوژیکی فراهم می¬سازد. بنابراین مکانیسم تشدید فانو در فرامواد مسطح براساس مدل دو نوسانگرساز جفت شده نشان داده شده است. ما طیف‌های نوری نزدیک به مدهای روشن و تاریک را شرح داده¬ایم و خواص نوری آنها را توضیح داده ایم. نتایج به دست آمده توسط روش FDTD که در ساختار نامتقارن متشکل از طلاست، بیشترین میزان حساسیت نسبی حسگر پیشنهادی، فاکتور کیفیت و شاخص شایستگی به ترتیت برابر GHz/RIU399، 23 و RIU-111 ارزیابی شده است.

Modern nanotechnology allows to scale down various important devices (sensors, chips, fibers, etc.), thus, opens up new horizons for their applications. The efficiency of most of them is based on fundamental physical phenomena, such as transmission or reflection of wave excitations and resonances. We report on the occurrence of sharp Fano resonances in planar terahertz metamaterials biosensor by introducing a weak asymmetry in Two split ring resonators. As the structural symmetry of the metamaterial is broken a Fano resonance evolves in the low-frequency. Flank of the symmetric fundamental dipole mode resonance. This Fano resonance can have much higher Q factors than that known from single gap split ring resonators. Minute structural variations allow for a tuning of the Fano resonance. Such sharp resonances could be exploited for biochemical sensing. We study the presence of dark and bright modes in this asymmetry structure, introducing geometric asymmetry in gaps width (g1 and g2), major axis (a1, a2) and short-axis size (b1, b2). The dark mode displays a Fano-type resonance with a sharp asymmetric profile, rendering it far more sensitive than the bright mode to slight variations of the dielectric environment. This peculiar feature may envisage the possible application of the asymmetric dimer metamaterial as an optical sensor for chemical or biological analysis. therefore, mechanism of the Fano resonances in planar metamaterials demonstrate based on the coupled two-oscillator model. We have described the optical spectrums like transmittance near the resonances of bright mode (continuum mode) and dark mode (discrete mode) and explained their optical properties.Our results achieved by FDTD SOLUTION also show that in the asymmetry structure consisting of gold the most relative sensitivity of the proposed sensor, Q. Factor and FOM of asymmetry flexible metamaterial biosensor could reach 399 GHz/RIU, 23 and 11 RIU-1 respectively.

Design, Simulation and Feasibility manufacturing high-sensitivity biosensors based on quasi-periodic structures

نویدخواه،

مونا

تهیه کننده

‏مطلوب،

سامیه

استاد راهنما

تبریز