دوره 15، شماره 2 - ( لیزر در پزشکی 1397 )
جلد 15 شماره 2 صفحات 18-25 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Saliminasab M, Shirzaditabar F. Designing of a Tunable Three Layered Nanostructure and its Application in Biological Sensors. lmj 2018; 15 (2) :25-18
URL: http://icml.ir/article-1-403-fa.html
URL: http://icml.ir/article-1-403-fa.html
سلیمی نسب مریم، شیرزادی تبار فرزاد. طراحی نانوساختار سه لایۀ تنظیم پذیر و کاربرد آن در حسگرهای زیستی. فصلنامه علمی پژوهشی لیزر در پزشکی. 1397; 15 (2) :25-18
گروه فیزیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
چکیده: (3963 مشاهده)
مقدمه: در مقایسه با نانوذرات فلزی توپر، نانوپوسته‌های فلزی مُدهای پلاسمونی تنظیم‌پذیری را در ناحیۀ نزدیک مادون قرمز، جایی که جذب بافت زیستی کمترین است، نشان می‌دهند.
روش بررسی: برای به‌دست آوردن خواص پلاسمونیکی نانوپوستۀ کروی سهلایه، میدان الکتریکی موضعی تقویت شده که به‌صورت نسبت میدان الکتریکی موضعی در هر نقطه روی سطح نانو پوسته به میدان الکتریکی فرودی خارجی تعریف می‌شود، با استفاده از تقریب شبه استاتیک محاسبه شده است. با حل معادلۀ لاپلاس کروی در سه‌بعد و اعمال شرایط مرزی، میدان الکتریکی در هر ناحیه (داخل هستۀ نقره، لایۀ دی‌الکتریک میانی، پوستۀ خارجی نقره) محاسبه شده است. قله‌های تشدید طیف پراکنده‌شدۀ نانوپوسته نسبت به تغییرات خیلی کوچک در ضریب شکست محیط اطراف حساس است. بنابراین، می‌توان حساسیت نانوپوسته را، که به‌صورت شیب نمودار اختلاف بین قله‌های تشدید طیف پراکنده‌شده بر حسب ضریب شکست محیط اطراف (Δλ/Δn) تعریف می‌شود، محاسبه کرد.
یافته‌ها: نتایج محاسبات نشان می‌دهد که نانوپوستۀ طراحی‌شده با داشتن قله‌های پلاسمون در ناحیۀ مرئی امکان شناسایی بیومولکول‌های موجود در خون را فراهم می‌کند. ضریب شکست محلول هموگلوبین در ناحیۀ مرئی از 413/1 تا 438/1 است که با توجه به نتایج به‌دست آمده، چنین تغییراتی در ضریب شکست محیط اطراف یک زیست‌حسگر دارای ضخامت پوستۀ نقره کمتر (حداکثر تا 3 نانومتر) با حساسیت 371.1 nm/RIU قابل شناسایی است. همچنین، در سیستم نانوپوسته با شعاع هستۀ کوچک یا دی‌الکتریک با ضخامت بیشتر، حساسیت بیشتر است. حساسیت نانوپوسته با شعاع هستۀ 23 نانومتر برابر با Δλ/Δn= 315.7 nm/RIU است.
نتیجه‌گیری: طیف پلاسمونی نانوپوسته دارای دو قلۀ تشدید پلاسمون در ناحیۀ مرئی است که شناسایی دو مولکول را امکانپذیر می‌سازد. نانوپوسته خواص پلاسمونیکی تنظیم‌پذیری را از خود نشان می‌دهد. در سیستمی با ضخامت پوستۀ نقره کمتر، دو قلۀ تشدید طیف پراکنده‌شدۀ نانوپوسته کاملاً مشخص و حساسیت سیستم بیشتر است. علاوه بر پارامترهای هندسی، ضریب شکست محیط اطراف نیز طیف پلاسمونی نانوپوسته را تحت تأثیر قرار می‌دهد که از این ویژگی در حسگری به روش جابه‌جایی طول موج تشدید پلاسمون می‌توان استفاده کرد. به‌عنوان نمونه، کوچک‌ترین تغییر در غلظت خون و سطح اکسیژن در آن با حساسیت بالا قابل شناسایی است.
روش بررسی: برای به‌دست آوردن خواص پلاسمونیکی نانوپوستۀ کروی سهلایه، میدان الکتریکی موضعی تقویت شده که به‌صورت نسبت میدان الکتریکی موضعی در هر نقطه روی سطح نانو پوسته به میدان الکتریکی فرودی خارجی تعریف می‌شود، با استفاده از تقریب شبه استاتیک محاسبه شده است. با حل معادلۀ لاپلاس کروی در سه‌بعد و اعمال شرایط مرزی، میدان الکتریکی در هر ناحیه (داخل هستۀ نقره، لایۀ دی‌الکتریک میانی، پوستۀ خارجی نقره) محاسبه شده است. قله‌های تشدید طیف پراکنده‌شدۀ نانوپوسته نسبت به تغییرات خیلی کوچک در ضریب شکست محیط اطراف حساس است. بنابراین، می‌توان حساسیت نانوپوسته را، که به‌صورت شیب نمودار اختلاف بین قله‌های تشدید طیف پراکنده‌شده بر حسب ضریب شکست محیط اطراف (Δλ/Δn) تعریف می‌شود، محاسبه کرد.
یافته‌ها: نتایج محاسبات نشان می‌دهد که نانوپوستۀ طراحی‌شده با داشتن قله‌های پلاسمون در ناحیۀ مرئی امکان شناسایی بیومولکول‌های موجود در خون را فراهم می‌کند. ضریب شکست محلول هموگلوبین در ناحیۀ مرئی از 413/1 تا 438/1 است که با توجه به نتایج به‌دست آمده، چنین تغییراتی در ضریب شکست محیط اطراف یک زیست‌حسگر دارای ضخامت پوستۀ نقره کمتر (حداکثر تا 3 نانومتر) با حساسیت 371.1 nm/RIU قابل شناسایی است. همچنین، در سیستم نانوپوسته با شعاع هستۀ کوچک یا دی‌الکتریک با ضخامت بیشتر، حساسیت بیشتر است. حساسیت نانوپوسته با شعاع هستۀ 23 نانومتر برابر با Δλ/Δn= 315.7 nm/RIU است.
نتیجه‌گیری: طیف پلاسمونی نانوپوسته دارای دو قلۀ تشدید پلاسمون در ناحیۀ مرئی است که شناسایی دو مولکول را امکانپذیر می‌سازد. نانوپوسته خواص پلاسمونیکی تنظیم‌پذیری را از خود نشان می‌دهد. در سیستمی با ضخامت پوستۀ نقره کمتر، دو قلۀ تشدید طیف پراکنده‌شدۀ نانوپوسته کاملاً مشخص و حساسیت سیستم بیشتر است. علاوه بر پارامترهای هندسی، ضریب شکست محیط اطراف نیز طیف پلاسمونی نانوپوسته را تحت تأثیر قرار می‌دهد که از این ویژگی در حسگری به روش جابه‌جایی طول موج تشدید پلاسمون می‌توان استفاده کرد. به‌عنوان نمونه، کوچک‌ترین تغییر در غلظت خون و سطح اکسیژن در آن با حساسیت بالا قابل شناسایی است.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
