ارائه ساختاری نوین به منظور تشخیص نوری سلول‌ های سرطانی با بهره‌گیری از بلور فوتونی دو بعدی

پایش سلامت همواره یکی از چالش‌ های مهم در حوزه پزشکی بوده است که این مورد توسط حسگرها پایش می‌شود. در این میان، اما حسگرهای نوری بالاخص حسگرهای نوری مبتنی بر بلور فوتونی جایگاه ویژه‌ای دارند. به همین منظور در این مقاله، به ارائه یک نمونه حسگر نوری با استفاده از بلور فوتونی به منظور پایش و تشخیص چهار نوع از سلول‌های سرطانی اقدام شده‌است. ساختار حسگر زیستی بلور فوتونی پیشنهادی از نوع دوبعدی و از جنس سیلیکون و در بستر هوا طراحی شده‌است. ساختار مذکور، توسط موجبرهای ورودی و خروجی و تشدیدگرهای نقطه‌ای طراحی شده‌است. پس از انجام شبیه‌سازی‌ها و تحلیل و بررسی‌های صورت گرفته، میزان حساسیت ساختار پیشنهادی در محدوده nm/riu 500 با میزان ضریب کیفیت بالای 600 گزارش شده است. نتایج مناسب ساختار به همراه سادگی و کوچکی ساختار که در حد میکرومتری است، ساختار پیشنهادی را برای کاربرد‌های زیست حسگری در حوزه پزشکی مناسب کرده است. لازم به ذکر است که برای تحلیل ساختار، از روش‌های عددی از جمله روش تفاضل متناهی حوزه زمان به منظور به‌دست آوردن نتایج طیف خروجی ساختار و از روش بسط موج تخت برای تحلیل محدوده شکاف باند فوتونی ساختار بلور فوتونی اولیه استفاده شده است.

presenting a new structure for optical detection of cancer cells using 2d photonic crystal

health monitoring has always been one of the crucial challenges in the medical field, which is monitored by sensors. meanwhile, optical sensors, especially those based on photonic crystal, have gained significant attention. for this purpose, the current research presents an optical sensor sample using a photonic crystal to monitor and detect four types of cancer cells. the proposed two-dimensional photonic crystal biosensor is made of silicon and is designed in an air substrate. however, it is designed by input and output waveguides and point resonators. after simulations and analysis, the sensitivity of the proposed structure has been reported within the range of 500 nm/riu with a quality factor of over 600. the simplicity and small size of the structure, which is in the micrometer range, make it suitable for biosensing applications in the medical field. it is worth mentioning that numerical methods including the finite difference time domain (fdtd) method have been used for analyze the structure and obtain the output spectrum results, while the plane wave expansion (pwe) method has been utilized to analyze the photonic band gap range of the primary photonic crystal structure.