مدل سازی, شبیه سازی و ارائه ی طرح مناسبی جهت اندازه گیری سیگنال نورون با استفاده از پلاسمونیک (pr)

در دو دهه ی گذشته، ادوات مبتنی بر نوسانات پلاسمون های سطحی (spr)، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. پلاسمون های سطحی، امواج الکترومغناطیسی ناشی از نوسانات دریای الکترون های آزاد فلز در مرز مشترک فلز- دی الکتریک هستند. ثابت انتشار این امواج به شدت وابسته به تغییرات محیط دی الکتریک مجاور با سطح فلز است. از این ویژگی پلاسمون ها، به عنوان ابزاری مناسب برای تشخیص تغییرات محیط مجاور با سطح فلز استفاده می شود. این سنسورها، تغییرات محیط را به صورت تغییر در مشخصات نور بازتابی از سطح به دست می دهند. گسترش تحقیقات انجام شده با کمک سنسورهای spr، نشان دهنده ی پیشرفت در تکنولوژی های مربوط و کاربرد این نوع سنسورها می باشد. در سال های اخیر با تجاری شدن سنسورهای spr، این سنسورها به عنوان ابزاری مناسب برای شناخت و مطالعه ی انواع مولکول ها، به خصوص مولکول های بیولوژیکی و سلول ها مطرح شده اند. در راستای معرفی طرح پایان نامه، در فصل اول به بیان مفاهیم نظری و تئوری میدان های میرا شونده و مفهوم پلاسمون پرداخته می شود. پژوهش های متعددی در این زمینه انجام شده، که طی دهه ی اخیر به اوج خود رسیده است. در انتهای فصل اول، پیشینه تحقیق در زمینه طراحی، ساخت و تحقق فیزیکی ادوات مبتنی بر پلاسمونیک و ساخت آن ها صورت می گیرد. فصل دوم به تشریح مواد لازم جهت عمل کرد مناسب بیوسنسورهای پلاسمونیک در حضور میدان های نور مرئی اختصاص داده می شود. لذا کلیات مربوط به معادلات ماکسول و میدان های بازتابی و عبوری از ساختارهای پلاسمونیک، به جهت استفاده از آن ها در الگوریتم پیشنهادی این پایان نامه در فصل دوم عنوان می شود. در فصل سوم، نوآوری های انجام شده در این پایان نامه گنجانده خواهد شد. این نوآوری ها،به بیان ساختار پیشنهادی پایان نامه با استفاده از ساختار جدید و بهبود نتایج به دست آمده برای حساسیت و تفکیک-پذیری بیوسنسور مورد نظر خواهند پرداخت. برای تحقق این بیوسنسور، استفاده از یک لایه ی محافظ روی سطح فلز نقره، پیشنهاد می شوند. علاوه بر آن، ضخامت این لایه ی محافظ تا حد امکان کم انتخاب می شود تا تاثیر منفی روی پارامترهای بیوسنسور نداشته باشد. همچنین در این بیوسنسور جنس لایه ی محافظ از نوع ta-c خواهد بود تا برخلاف ساختارهای دو فلزی که تمایل به تشکیل آلیاژ دارند، ساختار مورد نظر پایدارتر باشد. یکی از ویژگی های مهم سطوح سنسوری مجاور با سلول های زنده، سازگاری مواد تشکیل دهنده با محیط های بیولوژیکی می باشد.ساختار لایه ی محافظ پیشنهادی ماده-ای سازگار و بدون اثرات جانبی می باشد. در نهایت به بیان پیشنهاداتی جهت پژوهش های آینده، در خصوص بیوسنسورهای نوری و پلاسمونی قابل کاشت در بدن و مجاور با بافت های زنده اختصاص داده خواهد شد. امید که این پژوهش به موازات سایر پژوهش های در حال انجام در خصوص بهینه سازی بیوسنسورهای مبتنی بر spr و هر چه کاربردی تر کردن این سنسورها، راه گشای نیاز امروز بشر به این سیستم ها، چه از حیث کیفیت و چه از حیث هزینه باشد.