ساختار گرافن جاذب تراهرتز کامل چند باندی با قابلیت تنظیم فرکانس و مستقل از قطبش قابل استفاده در حسگرهای زیستی

در این مقاله، یک ساختار ناهمگن از گرافن به عنوان جاذب کامل چند باندی در محدوده تراهرتز و به صورت مستقل از پلاریزاسیون طراحی شده است. این ساختار شامل سه لایه مس، دی اکسید سیلیکون و گرافن ناهمگن به همراه آنالیت می باشد. با تغییر ابعاد لایه های زیرین و شکل هندسی برش های گرافن، می توان تعداد باندها، کیفیت و میزان جذب را تنظیم کرد. همچنین، با تغییر پتانسیل شیمیایی گرافن، امکان تنظیم فرکانس های جذب به مقادیر دلخواه وجود دارد. این ساختار می تواند در حسگرهای بیولوژیکی برای شناسایی پروتئین ها، ویروس ها و سلول های سرطانی، همچنین در کاربردهای مخابراتی و تصویربرداری مورد استفاده قرار گیرد. برش های هندسی گرافن در فرکانس های THz ۴.۹۹، THz ۹.۲۱، THz ۱۰.۵ و THz ۱۱.۷ به ترتیب جذب هایی معادل ۹۹.۶، ۹۹.۳، ۹۹.۶ و ۹۴.۷ درصد را به دست آورده اند. قرار دادن آنالیت بر روی ساختار پیشنهادی موجب تغییر در مقادیر فرکانس جذب می شود که این تغییر به دلیل تفاوت های ضریب شکست مواد مختلف است. از این ویژگی مهم در طراحی حسگرهای زیستی بهره برداری شده است. بالاترین میزان حساسیت در باند سوم GHz / RIU ۹۹۴ مشاهده می شود که با توجه به ساختار ساده متشکل از سه لایه و استفاده از مس به جای طلا، و همچنین مقایسه نتایج این تحقیق با مطالعات قبلی، می تواند بهترین گزینه برای ساخت حسگر زیستی باشد. یکی از ویژگی های کلیدی این سازه این است که به قطبی شدن حساس نیست. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار شبیه سازی کامپیوتری (CST) انجام شده است.

کلیدواژه ها:

حسگر زیستی ، ساختار ناهمگن گرافن ، تراهرتز ، فراماده ، ضریب شکست