سنسور ضریب شکست بسیار حساس جدید با استفاده از کوپلینگ عمودی قوی در نانوساختار پلاسمونیکی دیسک بیضی شکل روی حلقه بیضی شکل

نوع مقاله : مقاله برق

نویسنده

عضو هیئت علمی دانشگاه محقق اردبیلی

10.22075/jme.2020.21135.1949

چکیده

در این کار تحقیقی، حسگر ضریب شکست بسیار حساس جدیدی با استفاده از نانوذرات طلا و نقره پیشنهاد شده است. ایده اصلی این کار تفکیک نانو ذره دیسک-بیضی شکل به دو ذره در یک حجم ثابت است. تفکیکی که در آن یک دیسک-بیضی شکل کوچک با یک فاصله کم روی حلقه‌-بیضی شکل قرار می‌گیرد و با افزایش کوپلینگ عمودی در لبه های ساختار، حساسیت سیستم را بهبود می دهد. ساختار پیشنهادی خواص حسگری نوری بهتری نسبت به ساختارهای قبلی دارد. در این ساختار نقطه اوج تشدید پلاسمونیکی اتفاق می‌‌افتد. این ساختار حساسیت nm 440 بر واحد ضریب شکست و پهنای کامل در نصف بیشینه nm 55.3 را دارد. برای مقایسه ذکر این نکته مهم است که این مقادیر برای نانو ذره دیسک-بیضی شکل nm 320 بر واحد ضریب شکست و nm 66.5 می‌باشد. با تفکیک نانوذرات دیسک-بیضی شکل و شکل دهی دیسکی-بیضی شکل روی حلقه-بیضی شکل، حساسیت به مقادیری بیشتر از nm 440 بر واحد ضریب شکست افزایش می‌یابد. چیدمان مناسب نانو ذرات تفکیک شده موجب می‌شود میدان عمودی در لبه‌های کوپلینگ به طور قابل توجهی افزایش یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A new highly sensitive refractive index sensor using vertically coupled plasmonic elliptic-disk up elliptic-ring nanostructure

نویسنده [English]

  • Hamid Bahador
Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

In this research work, a novel highly sensitive refractive index sensor using elliptical gold and silver nanoparticles are proposed. The main idea of this work is the use of an elliptic-shaped nanoparticle that is decomposed into two particles as a form of elliptic-disk up elliptic-ring to improve the sensitivity. The better optical sensing properties of the proposed nanostructure are the main pion before looking at their details. The optimum arrangement is found to have strong vertical coupling, and hence a high sensitivity. A plasmonic resonance peak is take placed for elliptic nanoparticles. The sensitivity of 440 nm/RIU and full width at half maximum (FWHM) of 55.3 are obtained for that. It is important to mention that these values are 320 nm/RIU and 66.5 for elliptic shape nanoparticles, respectively. By decomposing the elliptic nanoparticles as a form of elliptic-disk up elliptic-ring, the sensitivity is increased to higher than 440nm/RIU. The arrangement of decomposed nanoparticles causes the field to be remarkably enhanced at their point of coupling.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plasmonic
  • Nanostructure
  • elliptic-disk up elliptic-ring
  • Sensitivity
  • refractive index sensor