پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 49 |
| تعداد شمارهها | 1,306 |
| تعداد مقالات | 11,279 |
| تعداد مشاهده مقاله | 23,658,494 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,907,232 |
طراحی حسگر زیستی غیرتهاجمی مبتنی بر SPR برای تشخیص گلوکز با استفاده از مواد دوبعدی پیشرفته | ||
| فصلنامه علمی اپتوالکترونیک | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 22 مرداد 1405 | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.30473/jphys.2026.77954.1300 | ||
| نویسندگان | ||
| وحیده محدثی* 1؛ نوشین داداش زاده2؛ الهام ناصری قائم3 | ||
| 1گروه مهندسی برق، دانشگاه آزاد واحد سراب، سراب، ایران | ||
| 2گروه مهندسی برق، واحد ارس، دانشگاه آزاد اسلامی، جلفا، ایران | ||
| 3استادیار گروه فیزیک، واحد یادگار امام، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| پایش غیرتهاجمی و دقیق گلوکز، نقش کلیدی در مدیریت بیماریهایی نظیر دیابت ایفا میکند. در این پژوهش، یک حسگر زیستی مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی (SPR) با ساختار چندلایه در پیکربندی کرشمن طراحی و بهینهسازی شده است. ساختار پیشنهادی شامل منشور CsF، لایه نقره بهعنوان فلز پلاسمونیک، فسفر سیاه بهعنوان ماده دوبعدی حساس، و لایه اکسید روی بهعنوان پوشش محافظ و بهبوددهنده پاسخ نوری است. تحلیل نظری عملکرد حسگر با استفاده از روش ماتریس انتقال (TMM) انجام شده و شاخصهای کلیدی شامل حداقل بازتاب ، حساسیت زاویهای ، دقت تشخیص و ضریب شایستگی استخراج گردیدهاند. نتایج نشان میدهد که ضخامت بهینه لایه نقره تعادل مطلوبی بین شدت تشدید و دقت اندازهگیری ایجاد میکند. همچنین، بررسی اثر تعداد لایههای فسفر سیاه بیانگر آن است که اگرچه افزایش تعداد لایهها موجب بهبود قابلتوجه حساسیت (تا حدود deg/RIU 480 ) میشود، اما بهدلیل افزایش پهنای پیک تشدید و کاهش کیفیت پاسخ، ساختارهای شامل 5 تا 6 لایه عملکرد بهینهتری ارائه میدهند. حضور لایه ZnO علاوه بر افزایش پایداری شیمیایی، موجب بهبود توزیع میدان الکترومغناطیسی و کارایی حسگر میشود. در مجموع، حسگر پیشنهادی قابلیت دستیابی به حساسیت بالا و دقت مناسب را داشته و گزینهای امیدبخش برای پایش غیرتهاجمی گلوکز در نمونههای ادراری و کاربردهای پیشرفته در تشخیص زیستی محسوب میشود. | ||
| کلیدواژهها | ||
| حسگر زیستی؛ مواد دوبعدی؛ پایش گلوکزادرار؛ حساسیت؛ ضریب شایستگی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Design of a Non-Invasive SPR-Based Biosensor for Glucose Detection Using Advanced Two-Dimensional Materials | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Vahideh Mohadesi1؛ noushin Dadashzadeh2؛ Elham Naseri ghaem3 | ||
| 11Department of Electrical Engineering, Sara.C., Islamic Azad University, Sarab, Iran | ||
| 2Departement of Electrical engineering, Ara. C., Islamic Azad University, Jolfa, Iran | ||
| 33. Assistant Prof., Department of Physics, Yadegar.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Non-invasive and accurate monitoring of glucose plays a crucial role in the management of diseases such as diabetes. In this study, a surface plasmon resonance (SPR)-based biosensor with a multilayer structure in the Kretschmann configuration is designed and optimized. The proposed structure consists of a CsF prism, a silver layer as the plasmonic metal, black phosphorus as the two-dimensional sensing material, and a zinc oxide (ZnO) layer as a protective coating to enhance chemical stability and optical response. The theoretical performance analysis of the sensor is carried out using the transfer matrix method (TMM), and key performance metrics including minimum reflectivity, angular sensitivity, detection accuracy, and figure of merit (FOM) are extracted. The results indicate that the optimized thickness of the silver layer provides a favorable balance between resonance intensity and measurement accuracy. Furthermore, the effect of the number of black phosphorus layers is investigated. Although increasing the number of layers significantly enhances the sensitivity (up to approximately 480 deg/RIU), it also leads to a broader resonance dip and reduced response quality. Therefore, structures with 5 to 6 layers offer optimal performance. The inclusion of the ZnO layer not only improves chemical stability but also enhances the electromagnetic field distribution and overall sensor efficiency. Overall, the proposed biosensor demonstrates high sensitivity and suitable accuracy, making it a promising candidate for non-invasive glucose monitoring in urine samples and advanced applications in biomedical diagnostics. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Biosensor, Two-Dimensional Materials, Glucose Detection, Sensitivity, Figure of Merit | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 3 |
||