اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 38 |
| تعداد شمارهها | 1,408 |
| تعداد مقالات | 10,088 |
| تعداد مشاهده مقاله | 11,908,964 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,961,102 |
بررسی تأثیر ضخامت آرایههای نانودیسک طلا بر عملکرد حسگر چند کاربردی فلز-دیالکتریک-فلز مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی و تشدید پلاسمون سطحی موضعی | ||
| الکترومغناطیس کاربردی | ||
| مقاله 7، دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 30، شهریور 1404 اصل مقاله (1.62 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
| داود شهابی1؛ مهدی سویزی* 2؛ مریم علیان نژادی2؛ محسن قهرمانی سالیانه3 | ||
| 1دانشجوی دکتری، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران | ||
| 2دانشیار، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران | ||
| 3پژوهشگر، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 10 بهمن 1403، تاریخ بازنگری: 16 فروردین 1404، تاریخ پذیرش: 10 اردیبهشت 1404 | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله، حسگر تشدید پلاسمون سطحی سه بعدی فلز-دیالکتریک-فلز با آرایههای نانودیسک طراحی و تاثیر ضخامت نانودیسکها بر عملکرد حسگر چند کاربردی در حسگری مایعات و گازها با استفاده از تشدید پلاسمون سطحی مورد بررسی قرار میگیرد. شبیهسازیها با استفاده از روش تفاضل محدود حوزه زمان و با اعمال شرایط مرزی مناسب انجام شده و نتایج موید تاثیر قابل توجه ضخامت نانودیسکها بر عملکرد حسگر نوری میباشد، به طوری که ارتفاع قلههای تشدید حسگر نوری و پهنای خط قلهها با افزایش ضخامت نانودیسکها به ترتیب کاهش و افزایش مییابند. همچنین، انتقال به قرمز در طول موج تشدید با افزایش ضخامت نانودیسکها مشاهده میشود. نتایج بررسیها نشانگر حساسیت مناسب حسگرهای پیشنهادی در حسگری گازها و مواد مایع میباشد. حساسیت این حسگر آرایهای سهبعدی در ضخامت نانودیسکهای بررسیشده (20 تا nm 60) در بازه 600 تا 648 و 588 تا 674 به ترتیب برای محیطهای گازی و مایع تغییر میکند. همچنین، ضخامت نانودیسکهای nm50 به دلیل مقدار حساسیت مناسب ساختار (640 ) در حسگری محیطهای مایع و گازی بهعنوان ضخامت بهینه به دست آمد. علاوهبراین، نتایج بررسیها نشان میدهد که ساختار پیشنهادی با توجه به نقاط داغ تشکیل شده و توزیع میدان در این ساختار میتواند بهعنوان گزینه مناسب برای بستر حسگر رامان ارتقا یافته سطحی معرفی شود. | ||
| کلیدواژهها | ||
| حسگر آرایهای؛ حسگر پلاسمون سطحی موضعی؛ حسگر رامان ارتقا یافته سطحی؛ نانوساختارهای طلا؛ نانوحسگر | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating the effect of the thickness of gold nanodisk arrays on the performance of metal-dielectric-metal multifunctional sensors based on surface plasmon resonance and localized surface plasmon resonance | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Davood Shahabi1؛ Mahdi Sovizi2؛ Maryam Aliannezhadi2؛ Mohsen Ghahramani Salianeh3 | ||
| 1PhD Student, Semnan University, Semnan, Iran | ||
| 2Associate Professor, Semnan University, Semnan, Iran | ||
| 3Researcher, Imam Hussein (AS) University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this article, a three-dimensional metal-dielectric-metal surface plasmon resonance sensor with nanodisc arrays is designed and the effect of the nanodisks' thickness is investigated on the performance of a multifunctional sensor based on surface plasmon resonance in liquid and gas sensing. The simulations are done using the finite difference time domain method (FDTD) and by applying appropriate boundary conditions. The results confirm the significant effects of the nanodisks' thickness on the performance of the optical sensor, So that the thickness and linewidth of the resonance peak decrease and increase, respectively, with the rise in the thickness of the nanodisks. Also, a red shift in the resonance wavelength is observed with the increase of the nanodisks' thickness. The results indicate the appropriate sensitivities of these proposed optical sensors in gas and liquid sensing. The sensitivities of these three-dimensional array sensors with the studied nanodisk's thickness (20 to 60 nm) are in the range of 600 to 648 nm/RIU and 588 to 674 nm/RIU for gas and liquid sensing, demonstrating the proposed sensor is a suitable candidate for optical sensing of materials. Also, the nanodisk thickness of 50 nm is obtained as the optimal thickness for sensing in both specific environments due to its appropriate sensitivity value (~640 nm/RIU). In addition, the results demonstrate that the proposed structure can be introduced as a suitable candidate for surface-enhanced Raman spectroscopy due to the formed hot spots and the field distribution in the configuration. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Array sensor, Gold nanostructures, Localized surface plasmon sensor, surface-enhanced Raman sensor, Nanosensor | ||
| مراجع | ||
|
[1] L. Jauffred, A. Samadi, H. Klingberg, P. M. Bendix, and L. B. Oddershede, "Plasmonic heating of nanostructures," Chemical Reviews, vol. 119, no. 13, pp. 8087-8130, 2019 https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00738 [2] H. Mehrzad and E. Mohajerani, "Liquid crystal mediated active nano-plasmonic based on the formation of hybrid plasmonic-photonic modes," Applied Physics Letters, vol. 112, no. 6, p. 061101, 2018. https://doi.org/10.1063/1.5004076 [4] S. Dutta Choudhury, R. Badugu, K. Ray, and J. R. Lakowicz, "Steering fluorescence emission with metal-dielectric-metal structures of Au, Ag, and Al," The Journal of Physical Chemistry C, vol. 117, no. 30, pp. 15798-15807, 2013. https://doi.org/10.1021/jp4051066 [5] Y.-F.C. Chau, C.-T.C. Chao, H.-J Huang et al., "Perfect dual-band absorber based on plasmonic effect with the cross-hair/nanorod combination," Nanomaterials, vol. 10, no. 3, p. 493, 2020. https://doi.org/10.3390/nano10030493 [6] C.-T.C Chao et al., "Visible-range multiple-channel metal-shell rod-shaped narrowband plasmonic metamaterial absorber for refractive index and temperature sensing," Micromachines, vol. 14, p. 340, 2023. https://doi.org/10.3390/mi14020340 [7] D.-D Zhu et al., "Research on surface plasmon resonance sensing of metal nano hollow elliptic cylinder," Plasmonics, vol. 18, no. 6, pp. 2405-2413, 2023. https://doi.org/10.1007/s11468-023-01930-w [8] W. Yi, W. Bing, and Z.-P. Zhang, “Tunable omnidirectional surface plasmon resonance in cylindrical plasmonic structure,” Chinese Physics Letters, vol. 25, no. 12, pp. 4388–4390, 2008. https://doi.org/10.1088/0256-307X/25/12/057. [9] J. Jiang, Y. Xu, Y. Li, et al., “Triple-band perfect absorber based on the gold-Al2O3-grating structure in visible and near-infrared wavelength range,” Optics and Quantum Electronics, vol. 54, no. 1, pp. 1–15, 2022. DOI:10.1007/s11082-021-03422-9 [11] F Bashiri., A. Riahi., H. Moradi., "Designing and manufacturing of the laboratory optical fiber sensor for detection of the gas pressure by Fabry-Perot method and the investigation of the effect of the polymer material on its sensitivity," Applied Electromagnetics, vol., no., pp.,119-125,2023 (In Persian).DOR:https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.26455153.1402.11.2.11.4 [12] M Mansoursamaei ., A Malakzadeh , "A new simulation method for calculating temperature and strain at the same time by fiber Bragg grating sensor," Applied Electromagnetics, vol., no., pp.,1-8 ,2023 (In Persian).DOR:https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.26455153.1402.11.1.1.2 [13] V. Amendola, "Surface plasmon resonance of silver and gold nanoparticles in the proximity of graphene studied using the discrete dipole approximation method," Physical Chemistry Chemical Physics, vol. 18, no. 3, pp. 2230-2241, 2016. https://doi.org/10.1039/C5CP06121K [14] J. B. Schneider, "Understanding the finite-difference time-domain method," School of Electrical Engineering and Computer Science, Washington State University, 2010. [15] P. K. Jain, W. Huang, I. H. El-Sayed, and M. A. El-Sayed, "Noble Metal Nanoparticles for the Enhanced Optical Detection of Biological Species," The Journal of Chemical Physics, vol. 117, no. 21, pp. 2497-2502, 2007. https://doi.org/10.1007/s11468-007-9031-1 [16] C.-T.C Chou et al., "Biosensing on a plasmonic dual-band perfect absorber using intersection nanostructure," ACS Omega, vol., no., pp.,1139–1149 ,2022. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c05714 [17] P. Li, Y. Zhang, C. Liu, and J. Wang, "Fundamentals and applications of surface-enhanced Raman spectroscopy–based biosensors," Current Opinion in Biomedical Engineering, vol. 13, pp. 51-59, 2020. https://doi.org/ 10.1016/j.cobme.2020.05.005. [18] S. Jiao, Y. Li, and K. Ma, "Design of infrared plasma absorber with high refractive index sensitivity," Plasmonics, vol. 16, no. 5, pp. 1099-1106, 2021. https://doi.org/10.1007/s11468-021-01372-2 [19] J. Jiang et al., "Triple-band perfect absorber based on the gold-Al2O3-grating structure in visible and near-infrared wavelength range," Optical and Quantum Electronics, vol. 54, no. 1, p. 43, 2022. https://doi.org/10.1007/s11082-021-03422-9 [20] C. Liang, Z. Yi, X. Chen, et al., "Dual-band infrared perfect absorber based on a Ag-dielectric-Ag multilayer films with nanoring grooves arrays," Plasmonics, vol. 15, pp. 93–100, 2020. https://doi.org/10.1007/s11468-019-01018-4. [21] S. Wang et al., "The investigation of an LSPR refractive index sensor based on periodic gold nanorings array," Journal of Physics D: Applied Physics, vol. 51, no. 4, p. 045101, 2018. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa9d30. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 803 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 206 |
||