طراحی و شبیه سازی حسگر زیستی فوق حساس مبتنی بر فیبر بلور فوتونی دو هسته ای با لایه پلاسمونیکی طلا

محدودیت‌های ذاتی در حسگرهای زیستی تشدید پلاسمون سطحی مبتنی بر منشور که ناشی از حجیم بودن و تکیه بر اجزای مکانیکی است، کاربرد آن‌ها را برای کارهای میدانی و عملیاتی محدود کرده است. این محدودیت باعث توسعه حسگرهای زیستی تشدید پلاسمون سطحی مبتنی بر فیبرهای نوری شده است. این مقاله توسعه یک حسگر زیستی تشدید پلاسمون سطحی بسیار حساس را با استفاده از فیبر بلور فوتونی دو هسته‌ای ارائه می کند که در آن یک لایه طلا به‌عنوان ماده پلاسمونیکی لحاظ شده است تا با احاطه ساختار فیبر بلور فوتونی بتواند تغییرات ضریب شکست محیط اطراف را بررسی نماید. تحریک پلاسمون‌های سطحی از طریق تزویج مد نشتی فیبر بلور فوتونی با مد پلاسمونیکی محقق شده است. علاوه بر این، یک لایه نازک از دی اکسید تیتانیوم (tio2) روی طلا اعمال می‌شود تا از اکسیداسیون جلوگیری شود. شبیه‌سازی به روش اِلمان محدود (fem) صورت گرفته است و از نظر حساسیت طول موج و دامنه این حسگر زیستی به ترتیب مقادیر nm/riu 7000 و riu 1 380 را نشان می‌دهد که موید کاربرد افزاره طراحی شده در تشخیص دارو، سنجش بیولوژیکی و سایر سناریوهای تحلیلی است.

design and simulation of an ultra sensitive biosensor based on dual core photonic crystal fiber with a gold plasmonic layer

the inherent limitations of prism based surface plasmon resonance (spr) biosensors، primarily due to their bulky design and dependence on mechanical components، have constrained their deployment in field and operational applications. in light of these challenges، there has been a significant advancement in the development of fiber optic based spr biosensors. this paper presents the design of a highly sensitive spr biosensor utilizing a dual core photonic crystal fiber (pcf). in this configuration، a gold layer serves as the plasmonic material، enabling the investigation of refractive index variations in the medium surrounding the pcf structure. surface plasmons are excited through the coupling of the leakage mode of the pcf with the plasmonic mode. additionally، a thin layer of titanium dioxide (tio₂) is applied over the gold to prevent oxidation. according to simulations conducted using the finite element method (fem) method، the biosensor demonstrates the sensitivity of 7000 nm/riu in terms of wavelength sensitivity and 380 riu⁻¹ in terms of amplitude sensitivity، confirming the designed device's applicability in drug detection، biological sensing، and other analytical scenarios.