Please use this identifier to cite or link to this item:
https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/86378
Or use following links to share this resource in social networks:
Tweet
Recommend this item
Title | Design and Analysis of a High-Performance Capsule-Shaped 2D-Photonic Crystal Biosensor: Application in Biomedicine |
Other Titles |
Розробка та аналіз високопродуктивного капсулоподібного біосенсора на 2D фотонних кристалах: застосування в біомедицині |
Authors |
Tayoub, H.
Hocini, A. Harhouz, A. |
ORCID | |
Keywords |
фотонно-кристалічний (PhC) біосенсор компоненти крові рак чутливість добротність капсула-мікропорожнина PhC biosensor blood components cancer sensitivity quality-factor capsule-microcavity |
Type | Article |
Date of Issue | 2021 |
URI | https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/86378 |
Publisher | Sumy State University |
License | In Copyright |
Citation | H. Tayoub, A. Hocini, et al., J. Nano- Electron. Phys. 13 No 6, 06005 (2021). DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.13(6).06005 |
Abstract |
У статті успішно запропонований, розроблений та оцінений новий капсулоподібний біосенсор на
двовимірних фотонних кристалах (2D-PhC), який може визначати різні рідини організму та ракові
клітини для біомедичних застосувань. Для виявлення компонентів крові та ракових клітин проведено
моделювання та аналіз з використанням методу розкладання плоскої хвилі (PWE) та алгоритму кінцевих різниць у часовій області (FDTD), для яких відбираються зразки у рідкій формі та поміщуються
у капсулоподібну порожнину. Біосенсор складається з капсулоподібної порожнини, з'єднаної з двома
хвилеводами, а чутлива область має капсульну геометрію і розташована в центральній області оптичного хвилеводу. Чутливий механізм запропонованого біосенсора заснований на зміні показника заломлення аналіту. Висока чутливість 609,25 нм на одиницю показника заломлення (нм/RIU), низька
межа виявлення 3,9×10 – 6 RIU і добротність до 107 спрогнозовані для конкретного розташування сенсорної матриці в діапазоні довжин хвиль від 1,4367 до 2,0233 мкм. Ці значення демонструють потенціал біосенсора, який розглядається. Щоб переконатися у достовірності запропонованого біосенсора,
проведено порівняння результатів цієї роботи та відповідної літератури для фотонно-кристалічних
(2D-PhC) біосенсорів. In this paper, a novel capsule-shaped two-dimensional photonic crystal (2D-PhC) biosensor, which can sense different body fluids and cancer cells for biomedical applications, has been successfully proposed, designed, and evaluated. Simulation and analysis using Plane Wave Expansion (PWE) method and FiniteDifference Time-Domain (FDTD) algorithm have been done to detect blood components and cancer cells, in which samples are taken in liquid form and penetrate a capsule-shaped cavity. It consists of a capsuleshaped cavity coupled to two waveguides, and the sensing region has a capsular geometry and is positioned in the central region of the optical waveguide. The sensing mechanism of the present biosensor is based on changing the refractive index of the analyte. A high sensitivity of 609.25 nm per refractive index unit (nm/RIU), a low detection limit of 3.9 × 10 – 6 RIU and a Q-factor of up to 107 are predicted for a specific sensor-array arrangement in the wavelength range of 1.4367 to 2.0233 µm. These values demonstrate the potentiality of the proposed biosensor. To ensure the validity of the proposed biosensor, a comparison between the results of the present work and related literature for 2D-PhC biosensors has been made. |
Appears in Collections: |
Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics) |
Views

2001740953

1

-197390800

198020

32

14475973

1694173411

2498

-938860760

14475994

1105946447

2755631

347340376

1

1

1

1

1

1386605872

1

1

2001740952

1785733727

2001740951

-938860762

-1497134425

2496
Downloads

187606

1

1

-1880744511

1

1

14475979

561296649

1

161721

238858

1472339043

1

172

1

1

1785733724

-1880744511

561296648

1

-1880744511

1

1

1

-938860764

176

1
Files
File | Size | Format | Downloads |
---|---|---|---|
Tayoub_jnep_6_2021.pdf | 627.47 kB | Adobe PDF | 2109603588 |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.