نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• میلاد ثانی ¹
• محسن شجاعی فر ²
• ناصر جهانبخشی زاده ³

¹ گروه فیبر نوری، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته ،کرمان، ایران

² گروه لیزر، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته ،کرمان، ایران

³ گروه نیمه هادی ها، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته ،کرمان، ایران

چکیده

گرافن ماده ای دو بعدی است که با توجه به ویژگی های منحصر به فرد آن برای تحریک امواج پلاسمون سطحی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. پلاسمون سطحی در ماده گرافن می‌توانند در فرکانس‌هایی در محدوده مادون قرمز میانی تا تراهرتز تولید شوند، که با استفاده از مواد پلاسمونیک مرسوم مانند فلزات نجیب امکان‌پذیر نیست. به همین دلایل، امواج پلاسمون سطحی روی گرافن کاربردهای بالقوه‌ای در نانو حسگرهای جدید دارند. در این مقاله، به بررسی انتشار امواج پلاسمون  سطحی در گرافن تک لایه می‌پردازیم. در ساختار طراحی شده، لایه گرافن روی بلور فوتونی قرار گرفته است و از یک نقص در این بلور فوتونی برای ساخت حسگر استفاده می‌شود. امواج پلاسمون سطحی در این ساختار قابلیت انتشار روی گرافن را داشته و شدت و ضریب کیفیت آن ها در ناحیه اختلال بسیار بیشتر از امواج پلاسمون سطحی تولید شده در ساختار با بستر دوره ای می باشد. بنابراین در این مقاله از افزایش قابل توجه میدان مربوط به امواج پلاسمون سطحی در ناحیه نقص به منظور طراحی نانوحسگر استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تغییرات اندک ضریب شکست ناشی از تغییر ویژگی‌های ناحیه حسگری در حضور ماده بیولوژیک با گام‌های 0.015 باعث جابه‌جایی 5 نانومتر در طول‌موج پیک خروجی از ساختار می‌شود. بنابراین می‌توان با استفاده از این نانوحسگر تغییرات در محدوده چند نانومتر را آشکار نمود. در این مقاله از این ساختار به عنوان حسگر بیولوژیکی برای تشخیص باکتری اشرشیاکلی استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

• گرافن
• پلاسمونیک
• نانو حسگر