عنوان

طراحی و تحلیل بیوسنسور نوری حساس مبتنی بر نانوساختار هیبریدی گرافن-‮‭MoS۲‬,‮‭Design and Analyze of the Sensitive Optical Biosensor Based on Graphene-MoS۲ Hybrid Nanostructure‬

Number

‭۱۹۱۹۷پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

طراحی و تحلیل بیوسنسور نوری حساس مبتنی بر نانوساختار هیبریدی گرافن-‮‭MoS۲‬

Parallel Title Proper

‮‭Design and Analyze of the Sensitive Optical Biosensor Based on Graphene-MoS۲ Hybrid Nanostructure‬

First Statement of Responsibility

/سیروس ندری

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی فناوریهای نوین

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۷‬

Name of Manufacturer

، میرزائی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۹۶‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی فتونیک گرایش مهندسی نانو فتونیک

Date of degree

‮‭۱۳۹۷/۰۳/۲۳‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

امروزه برای اندازه‌گیری دقیق کمیت‌های فیزیکی و شیمیایی از جمله فشار، جرم، دما، رطوبت و غیره از ابزار دقیقی به نام حسگر یا سنسور استفاده می‌شود .در بین حسگرهای نوری که در انواع مختلف دسته بندی می‌شوند، زیست حسگرها یا بیوسنسورها دارای اهمیت ویژه‌ای هستند .طراحی این زیست حسگرها در زمینه‌های مختلف علوم بیولوژی و پزشکی در دو دهه گذشته گسترش چشم‌گیری داشته است .از این رو بحث نوع طراحی و بهینه سازی این نوع از حسگرها در سال‌های اخیر مورد توجه پژوهشگران بوده است .در این پایان‌نامه هدف ما بررسی و بهبود مشخصه‌های یک زیست حسگر مبتنی بر تکنولوژی تشدید پلاسمون سطح می‌باشد .برای این منظور پیکربندی مناسب زیست حسگر، تعیین جنس لایه‌ها، ضخامت مناسب آن‌ها و بهبود دیگر پارامترهای موثر در عملکرد حسگر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است .از مزایای زیست حسگرهای مبتنی بر تشدید پلاسمون سطح می‌توان به سرعت اندازه‌گیری بالا، دقت و حساسیت بالا، هزینه آماده سازی و تولید پایین، قابل اعتماد بودن نتایج استخراج شده، انتقال لحظه‌ای اطلاعات و مقاوم بودن در برابر اکسیداسیون اشاره کرد .اجزای اصلی زیست حسگرها عبارتند از قسمت تشخیصی یا گیرنده، مبدل الکتریکی و سیستم بازخوانی اطلاعات که قسمت گیرنده یک عنصر زیستی بوده و با روش‌های مختلف بر روی مبدل تثبیت می‌شوند .با توجه به این که در زیست حسگرهای نوری مبتنی بر تشدید پلاسمون سطح میزان بررسی انتقال و بازتاب نور برخوردی به ساختار مهم می‌باشد، هرچه اندرکنش نور با ماده بیشتر باشد، حساسیت و دقت سنجش بالاتر می‌رود .در این پایان‌نامه، به طراحی حسگر با استفاده از لایه‌ی نانوکامپوزیت طلا، گرافن و مولیبدن دی سولفید برای حبس بیشتر نور، افزایش توزیع میدان الکتریکی و در نتیجه افزایش حساسیت برای ساختارهای مختلف پرداخته‌ایم .به عنوان زیست حسگر پیشنهادی، سه ساختار معرفی کرده‌ایم که ساختار اول با استفاده از لایه نانوکامپوزیت طلا، مولیبدن دی سولفید و گرافن طراحی شده است .ساختار پیشنهادی دوم را نیز با استفاده از لایه نانوکامپوزیت، مولیبدن دی سولفید، گرافن و یک لایه شکاف هوا در نظر گرفته‌ایم و در پایان برای طراحی ساختار سوم از لایه فلز نقره، مولیبدن دی سولفید و گرافن استفاده کرده‌ایم .در طراحی همه ساختارهای پیشنهادی، منشور با ضریب شکست‌های مختلف و محیط اندازه‌گیری با ضریب شکست‌های یکسان را نیز به کار گرفته‌ایم .شبیه‌سازی‌های طیفی و تحلیل‌های عددی برای حالت‌های مختلف) نحوه قرار گیری لایه‌ها، ضخامت، غلظت ذرات و نیز جنس آن‌ها ( انجام گرفته است که برای ساختارهای مختلف میزان حساسیت، دقت تشخیص و فاکتور کیفیت را محاسبه کرده‌ایم .در پایان با مقایسه این سه ساختار مختلف بهینه‌ترین طرح پیشنهادی را به عنوان زیست حسگر معرفی کرده‌ایم .برای شبیه‌سازی ساختار این حسگر از نرم افزارهای رایج مهندسی و اپتیکی از جمله متلب و لومریکال استفاده شده است

Text of Note

Today, to accurately measuring physical and chemical quantities such as pressure, mass, temperature, humidity, etc are used sensors. Among the optical sensors that are categorized in different types, biomagnetic sensors or biosensors are of particular importance. The design of these bisensors in various fields of biology and medicine has developed considerably over the past two decades. Therefore, the discussion of the type of design and optimization of this type of sensors in recent years has been of interest to researchers. In this thesis, we aim to investigate and improve the characteristics of a biosensor based on surface plasmon resonance technology. For this purpose, the suitable configuration of the biosensor, the determination of the layers material, their optimal thickness and other effective parameters in sensor performance is particular importance. The advantages of bisensors based on surface plasmon resonance can be point high speed sensing, high accuracy and high sensitivity, low cost of preparation and production, reliability of extracted results, instantaneous transmission of information and resistance to oxidation. The main components of the biosensors are the diagnostic or receiver part, the electrical transducer and the information readout system, which receiver is a biological element and is stabilized by various methods on the converter. Given the fact that in optical sensors based on surface plasmon resonsnce the measurement of transmission and reflection of the incident light is important to, higher interaction of light with the material lead to the higher sensitivity and sensing accuracy. In this thesis, we designed the sensor using a layer of gold nanocomposite, graphene, and molybdenum disulfide to provide more light, increase the distribution of electric field, and finally increase the sensitivity of different structures. As the proposed biosensore, we introduced three structures which the first structure is based on the gold nanocomposite layer, molybdenum disulfide and graphene. We have also considered the second proposed structure using the nanocomposite layer, molybdenum disulfide, graphene, and an air gap layer and In the end, we used a layer of silver metal, molybdenum disulfide, and graphene to designing of the third struscture. In the design of all proposed structures, we have applied a prism with different refractive index and a sensing medium with the same refractive index. Spectral simulations and numerical analyzes have been done for different cases (layers layout, thickness, particles concentration, and materials too) which for different structures we have calculated sensitivity, detection accuracy, and quality factor. In the end, by comparing these three different structures, we introduce the optimal proposed structure as a biosensor. To simulate the structure of this biosensor, we used commonly engineering and optical softwares such as MATLAB and Lumerical

Parallel Title

‮‭Design and Analyze of the Sensitive Optical Biosensor Based on Graphene-MoS۲ Hybrid Nanostructure‬

ندری، سیروس

Nadri , Cyrus

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی