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: 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

Algeria Algeria
2001740953
Canada Canada
1
China China
-197390800
Egypt Egypt
198020
Finland Finland
32
France France
14475973
Germany Germany
1694173411
Greece Greece
2498
India India
-938860760
Iran Iran
14475994
Iraq Iraq
1105946447
Ireland Ireland
2755631
Kazakhstan Kazakhstan
347340376
Lithuania Lithuania
1
Mexico Mexico
1
Pakistan Pakistan
1
Poland Poland
1
Saudi Arabia Saudi Arabia
1
South Korea South Korea
1386605872
Sweden Sweden
1
Taiwan Taiwan
1
Turkey Turkey
2001740952
Ukraine Ukraine
1785733727
United Kingdom United Kingdom
2001740951
United States United States
-938860762
Unknown Country Unknown Country
1105946443
Vietnam Vietnam
2496

Downloads

Algeria Algeria
187606
Austria Austria
1
Bangladesh Bangladesh
1
China China
-1880744511
Colombia Colombia
1
Egypt Egypt
1
France France
14475979
Germany Germany
561296649
Ghana Ghana
1
India India
161721
Indonesia Indonesia
238858
Iran Iran
1472339043
Ireland Ireland
1
Japan Japan
172
Lithuania Lithuania
1
Romania Romania
1
Saudi Arabia Saudi Arabia
1785733724
Singapore Singapore
-1880744511
South Korea South Korea
561296648
Spain Spain
1
Switzerland Switzerland
-1880744511
Thailand Thailand
1
Ukraine Ukraine
1
United Kingdom United Kingdom
1
United States United States
-938860764
Unknown Country Unknown Country
176
Vietnam Vietnam
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.