Nano-Scale Plasmonic Resonators for Bio-Sensing. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF g201101790_EE_Nano-sensor.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

أجهزة الاستشعار البيولوجية البلازمية هي من بين الأجهزة الأكثر حساسية للاستشعار الحيوي. وقد تم استخدام البلازما في مجموعة من الطرق الطيفية لتعزيز الحساسية، الوضوح، وتحديد مدى الكشف. بعض الطرق الطيفية الشائعة التي استخدمت البلازما هي طيف تعزيز سطوح رامان (SERS)، طيف تعزيز السطوح تحت الحمراء (SEIRS) وأجهزة الاستشعار المتقاربة. في هذه الأطروحة تم اقتراح الاستفادة من الحساسيات المتعددة في تصميم أجهزة الاستشعار الحيوي. وهناك نموذجان تم أخذهما بعين الاعتبار؛ الأول باستخدام العناصر غير المتفاعلة والآخر باستخدام العناصر المتفاعلة. جهاز البلازما غير المتفاعل يعتمد على نموذج التردد الدائري. الحساسية المتأصلة في حلقة الرنين والطبيعة الحساسة لموجة البلازما السطحية أعطت زيادة للحساسية الكلية المعززة. وبالنسبة للنموذج المتفاعل تم تصميمه بالاعتماد على الاستفادة من طيف الانبعاث الضيق للوسائط النشطة للحصول على حساسية معززة لترددات البلازما ذات الجسيمات المتناهية الصغر. ويعتمد التحليل في هذه الرسالة على برنامج محاكاة مستند على المجال الزمني والذي يشتمل على خصائص المواد. وتم إيجاد الحل العددي باستخدام طريقة (FDTD).

English Abstract

Plasmonic bio-sensors are among the most sensitive bio-sensing devices. Plasmonics has been used in a range of spectroscopic methods and binding analysis techniques for enhancing sensitivity, resolution and limit of detection. This thesis utilizes multiple sensitivities in the design of bio-sensors. Two types of structures have been investigated; one with passive components and the other with active components. The passive plasmonic devices are based on the Metal-Insulator-Metal waveguide coupled ring resonator structure. The inherent sensitivity of the ring resonator and the delicate nature of the surface plasmon wave gave rise to an enhanced overall sensitivity to changes in refractive index of the bio-material and the introduction of grating gave the ability to tune the response of the device and reduce its size. The active device design is based on an emitter coupled to plasmonic nano-particles. This design utilized the narrow emission spectrum of the active media and the narrow response of plasmonic nano-particles. This gave an over-all enhanced sensitivity of intensity enhancement close to the nano-particles to changes in refractive index of the bio-material. The analysis is based on a time-domain simulator that incorporates material properties using Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Alsunaidi, Mohammed A.
Committee Members:	Al-jamid, Hussain Ali and Maalej, Nabil
Depositing User:	MUJAHID MO TAYYAB MOHI (g201101790)
Date Deposited:	15 Jan 2014 12:44
Last Modified:	01 Nov 2019 15:40
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139072