متن کامل خبر


 
جلسه دفاع از پایان‌نامه: آقای پویا علی بیگلو، گروه مهندسی الکترونیک

خلاصه خبر: تحلیل و طراحی انبرک های پلاسمونی برای به تله اندازی و آشکارسازی نانوذرات

  • عنوان: تحلیل و طراحی انبرک¬های پلاسمونی برای به تله¬اندازی و آشکارسازی نانوذرات
  • ارائه‌کننده: پویا علی بیگلو
  • استاد راهنما: دکتر محمدکاظم مروج فرشی
  • استاد ناظر داخلی اول: دکتر سارا درباری
  • استاد ناظر خارجی اول: دکتر سیده مهری حمیدی (دانشگاه: شهید بهشتی )
  • استاد مشاور اول: دکتر مصطفی قربان زاده
  • مکان: کلاس P6
  • تاریخ: 98/03/27
  • ساعت: 11:00

چکیده: انبرک‌های نوری متداول که بر پایه متمرکزسازی باریکه لیزر در نقطه کانونی عمل می‌کنند، ابزاری قدرتمند به منظور کنترل و دستکاری نمونه‌های میکرومتری هستند. با کوچک شدن نمونه و ورود به مقیاس نانومتر، این انبرک‌ها کارایی خود را از دست می‌دهند و لزوم شکل‌گیری روش‌ها و ساختار‌های جدید محسوس می‌شود. یکی از این روش‌ها استفاده از میدان پلاسمون‌های سطحی است، که قابلیت تقویت شدید میدان الکتریکی و کنترل نور در مقیاس زیر طول‌موج را داراست. تقویت میدان نوری در نانوساختار‌های فلزی که در اثر تحریک پلاسمون‌های سطحی به صورت جایگزیده رخ می‌دهد، سبب به دام افتادن ذرات بر روی نانوساختارها می‌گردد. انبرک‌های پلاسمونی قادر به تله¬اندازی و کنترل دقیق مکان تک-ذره نانومتری بوده و گزینه مناسبی جهت استفاده در مطالعات زیستی و اپتیک کوانتومی هستند. همچنین قابلیت مجتمع¬سازی و پیاده¬سازی آزمایشگاه روی تراشه را دارند. در این پایان‌نامه ساختارهایی مبتنی بر پلاسمون‌های سطحی جایگزیده، به منظور تله¬اندازی و جابجایی ذرات نانومتری ارائه می‌¬¬شود. در ابتدا مُدهای پلاسمونی تحریک شده توسط نانوحفره¬¬های فلزی بررسی می¬شوند. برای اینکار نانو حفره¬هایی با پروفایل عمودی مختلف طراحی شده است که دارای پروفایل بیشینه شدت میدان پلاسمونی در طول موج¬های متفاوت می¬باشند. پس از بررسی اثر جنس بستر، قطر و ضخامت حفره بر مُدهای پلاسمونی تحریک شده در نانوحفره¬ها، جابجایی شدت میدان بیشینه در راستای عمودی حفره¬ی استوانه¬ای چند پله بررسی شده است. سپس نانوحفره¬ی مخروطی معرفی و طیف عبور و جابجایی شدت میدان ناشی از تحریک پلاسمون¬های سطحی جایگزیده در آن تحلیل می¬شود. شبیه¬سازی¬های صورت گرفته به روش عددی تفاضل محدود حوزه زمان (FDTD) ، نشان می¬دهد که ساختار پیشنهادی حفره¬ی مخروطی می¬تواند به عنوان یک سیستم کنترل¬کننده پلاسمونی، با تغییر طول موج لیزر ورودی، برای جابجایی نانوذرات در راستای عمق نانوحفره مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین در ادامه نیروهای وارد بر نانوذره¬ی پلی¬استایرن به شعاع 10 نانومتر با روش تنسور تنش ماکسول، برای ساختار بهینه¬ی طراحی شده، محاسبه می¬شوند. با تحلیل نیروهای محاسبه شده، نشان داده می¬شود که به ازای طول موج¬های مجزای منبع تابشی، ذره¬ی نمونه در چند مکان متفاوت درون حفره به تله¬ می¬افتد و با سوییچ بین این طول موج¬¬ها می¬توان ذره را از بالا تا پایین نانوساختار پیشنهادی جابجا نمود. همچنین نشان داده می¬شود که قرار دادن یک لایه اکسید در میان لایه¬ی طلا علاوه بر تفکیک مدهای پلاسمونی تحریک شده، سبب تله¬اندازی ذره در لبه¬ی آن به دلیل وجود میدان قوی پلاسمونی، می¬شود. درواقع تحت کنترل¬ بودن مکان تله-اندازی ذره، یکی از مزیت¬های اساسی قرار دادن لایه¬ی اکسید در ساختار است. در نهایت ایده¬های دیگری به منظور جابجایی نانوذرات معرفی و نشان داده می¬شود که روشن و خاموش کردن منابع تابشی قرار گرفته در بالا و پایین ساختار برای حفره¬های استوانه¬ای و حفره¬های پاپیونی شکل عمودی، سبب تله¬اندازی ذره در نانوساختار و جابجایی آن در راستای عمق حفره می¬گردد. انبرک¬ پلاسمونی طراحی شده ساده و کم¬هزینه بوده و قابلیت پیاده¬سازی در سطح بزرگ را برای ایجاد آزمایشگاه روی تراشه دارد. همچنین استفاده از این انبرک¬های پلاسمونی می¬تواند منجر به کاهش چگالی توان نور ورودی مورد استفاده شود که برای نمونه¬های زیستی بسیار حائز اهمیت است.
کلمات کلیدی: انبرک پلاسمونی،تله اندازی نوری،مدهای پلاسمونی،لایه ی طلا،پلاسمون‌های سطحی جایگزیده،حفره ی مخروطی

21 خرداد 1398 / تعداد نمایش : 400