Journal Of Modern Research Physics

fa آزمایشگاه بر روی فیبرنوری نوک مقعر مبتنی بر تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده برای حسگری همزمان ضریب‌شکست و دما Concave-Tip Lab-on-Fiber Based on Localized Surface Plasmon Resonance for Simultaneous Refractive Index and Temperature Sensing نانوفیزیک Special كاربردي Applicable زیست‌حسگرهای فیبرنوری به دلیل حساسیت بسیار بالا و قابلیت شناسایی تغییرات کوچک در نمونه‌های زیستی، ابزاری موثر برای تشخیص زودهنگام بیماری‌ها محسوب می‌شوند. حسگرهای غیرنشاندار مبتنی بر اندازه‌گیری تغییرات ضریب شکست، با ادغام فناوری پلاسمون سطحی جایگزیده عملکرد بسیار بهتری از نظر حساسیت و انتخاب‌پذیری به دست می‌آورند. در این مقاله حسگر فیبرنوری LSPR دوگانه مبتنی بر ساختار نوک مقعر با استفاده نانو ذرات ترکیبی از نانو ذرات طلا و نانو ذرات هسته@پوسته طلا@نقره برای اندازه‌گیری ضریب‌شکست و دما توسعه داده شده است. حساسیت ضریب شکستی حسگر مبتنی بر نانو ذرات طلا و هسته/پوسته در بازه ضریب شکستی 1.3332-1.3604 RIU به ترتیب برابر با1845.71 nm/RIU و 1984.58 nm/RIU بدست آمده است. در ساختار LSPR دوگانه مبتنی با نانو ذرات ترکیبی حساسیت ضریب شکستی برای هریک از طول موج های تشدیدی پلاسمون سطحی جایگزیده 1567.67 nm/RIU و 1787.73 nm/RIU بدست آمده است. کاهش حساس ضریب‌شکستی نسبت به ساختار یگانه نانو ذرات بدلیل کاهش چگالی سطحی هر یک از نانو ذرات است که قابل چشمپوشی می‌باشد. یکی از چالش‌های مهم در عملکرد دقیق حسگرهای فیبرنوری، تأثیر تغییرات دمایی بر نتایج اندازه‌گیری است. حساسیت‌ دمایی LSPR دوگانه در بازه دمایی <m:omath><m:r>20-50℃</m:r></m:omath><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,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" style="width:42.75pt; height:12.75pt" > ، برای نانو ذرات طلا و هسته/پوسته بترتیب <m:omath><m:ssub><m:ssubpr><m:ctrlpr></m:ctrlpr></m:ssubpr><m:e><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>S</m:r></m:e><m:sub><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>Au</m:r></m:sub></m:ssub><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>=-1.2 </m:r><m:f><m:fpr><m:ctrlpr></m:ctrlpr></m:fpr><m:num><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>nm</m:r></m:num><m:den><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>℃</m:r></m:den></m:f></m:omath><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,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" style="width:63pt; height:16.5pt" >  و <m:omath><m:ssub><m:ssubpr><m:ctrlpr></m:ctrlpr></m:ssubpr><m:e><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>S</m:r></m:e><m:sub><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>CS</m:r></m:sub></m:ssub><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>=-1.32 </m:r><m:f><m:fpr><m:ctrlpr></m:ctrlpr></m:fpr><m:num><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>nm</m:r></m:num><m:den><m:r><m:rpr><m:scr m:val="roman"><m:sty m:val="p"></m:sty></m:scr></m:rpr>℃</m:r></m:den></m:f></m:omath><img alt="" id="_x0000_i1025" src="data:image/png;base64,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" style="width:67.5pt; height:16.5pt" >  بدست آمده است. برای کاهش حساسیت متقابل، از یک ماتریس حساسیت استفاده شده است که امکان اندازه‌گیری همزمان دقیق ضریب شکست و دما را فراهم می‌کند. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد حسگر توسعه یافته بعنوان آزمایشگاه بر روی نوک فیبرنوری کاندیدای بسیار مناسبی برای پایش های دوگانه کاربردهای زیست حسگرهای فیبرنوری غیرنشاندار است.   Fiber optic biosensors are highly effective tools for early disease diagnosis due to their exceptional sensitivity and low detection limit of biological samples. Label-free sensors based on refractive index (RI) variation measurements exhibit enhanced sensitivity and selectivity when integrated with localized surface plasmon resonance (LSPR) technology. In this study, a dual LSPR fiber optic sensor based on a concave-tip structure combined with hybrid nanoparticles (NPs) of gold nanoparticles (AuNPs) and gold@silver core-shell NPs (CSNPs) is developed for simultaneous detection of RI and temperature. The RI sensitivity of sensors functionalized with AuNPs and CSNPs was measured at 1845.71 nm/RIU and 1984.58 nm/RIU within the RI range of 1.3332 to 1.3604 RIU, respectively. For the dual LSPR sensor incorporating hybrid NPs, the RI sensitivities corresponding to the two resonance wavelengths were found to be 1567.67 nm/RIU and 1787.73 nm/RIU. The slight reduction in sensitivity compared to single NP configurations is due to a decrease in surface NP density, which is negligible. A critical challenge in fiber optic sensor operation is the influence of temperature fluctuations on measurement accuracy. To address this issue, the temperature sensitivity of the dual LSPR sensor was measured in the range 20–50°C, resulting SAu = –1.2 nm/°C and SCS = –1.32 nm/°C for AuNPs and CSNPs, respectively. To mitigate cross-sensitivity, a sensitivity matrix was employed, enabling accurate simultaneous measurement of RI and temperature. These results demonstrate that the developed lab-on-fiber sensor is a promising candidate for dual-parameter monitoring in label-free fiber optic biosensing applications.   آزمایشگاه بر روی نوک فیبر نوری, غیرنشاندار, ضریب‌شکست, دما, تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده, نانو ذرات هسته/پوسته Lab-on-fiber, label-free, refractive index, temperature, localized surface plasmon resonance (LSPR), core-shell nanoparticle 71 81 http://jmrph.khu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-385-2&slc_lang=fa&sid=1 Mohammad Mahdi Babakhani fard محمد مهدی باباخانی فرد babakhani.m@yahoo.com 10031947532846001420 10031947532846001420 No Shahid Beheshti University دانشگاه شهید بهشتی Mohammad Ismail Zibaii محمد اسماعیل زیبائی mizibaye@gmail.com 10031947532846001421 10031947532846001421 Yes Shahid Beheshti University دانشگاه شهید بهشتی Soroush Rostami سروش رستمی so.rostami70@gmail.com 10031947532846001422 10031947532846001422 No Shahid Beheshti University دانشگاه شهید بهشتی