Numerical Analysis of a Graphene-based SPR Sensor by the Finite Element Method

Análise de um Sensor SPCE de Nanopartículas pelo Acoplamento dos Métodos Multimodal e PGF

“…A radiação excita os fluoróforos funcionalmente agregados sobre as AuNps, que consequentemente re-irradiam ondas que se acoplam como modos SPP na interface, que por sua vez acoplam ondas SPCE em forma de cone na região do prisma. O cone de luz é medido por um detector e é alterado em intensidade e ângulo θ t de acordo com as características eletromagnéticas da amostra [5,8,13].…”

“…André Cruz 1 , e-mail: andcruz@ufpa.br; Geisielem Seth 1 , e-mail: geisielen.seth@tucurui.ufpa.br; Yago Gomes 1 , e-mail: yagogc.ee@gmail.com; Nadson Souza 2 , e-mail: nadsonwelkson@unifesspa.edu.br; Tommaso Del Rosso 3 , e-mail: tommaso@puc-rio.br; Victor Dmitriev 1 , e-mail: victor@ufpa.br; Karlo Costa 1 , e-mail: karlo@ufpa.br. Universidade Federal do Pará 1 ; Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará 2 ; Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro 3 ; Devido a essas propriedades ópticas, tornou-se frequente a aplicação de metais nobres em estruturas multicamadas para o desenvolvimento de novos dispositivos baseados no fenômeno SPR (Surface Plasmon Resonance), e na produção de nanopartículas metálicas para aplicações utilizando o fenômeno LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance) [4][5][6]. Os estudos dessas características físicas têm sido de grande importância no desenvolvimento de dispositivos fotônicos SPR para aplicações em fotodetecção, biosensoriamento, espectroscopia e detecção de nanopoluentes metálicos produzidos por resíduos em processos de nanofabricação [7][8][9].…”

Análise de Sensor SPR na Configuração SCPE Baseado em Camada Dupla de Grafeno em THz

“…A modelagem numérica do sensor SPR foi realizada no ambiente de simulação 3D do software COMSOL Multiphysics com base na geometria apresentada na Fig. 2, onde a camada referente ao canal microfluídico está apresentada como a camada de Ar e a partícula alvo e seu processo de re-irradiação (inicialmente excitada por uma fonte externa) é equivalentemente relacionada com a emissão de um dipolo hertziano equivalente [4]- [6] com momento de corrente normalizado operando com comprimento de onda λ. A altura do dipolo em relação a primeira camada do dispositivo representa o tamanho da substância ligante que fixa o analito sobre o sensor [5].…”

“…Na faixa de Terahertz, os metais são altamente refletivos, o que impede o funcionamento deste dispositivo nessa frequência. Para contornar esse problema, o grafeno tem sido proposto por apresentar baixas perdas em Terahertz [4], [6], além de suportar ondas plasmônicas. Trabalhar com esse dispositivo na faixa THz possibilita aumentar suas dimensões [4], [5] o que reduz os custos de fabricação do sensor [4].…”

“…Análises paramétricas foram realizadas no near field e far field, verificando a influência na resposta do sensor quanto a orientação e altura do dipolo hertziano que modela o comportamento da partícula alvo. O modelo na faixa de THz apresentado aqui já foi validado em outros trabalhos [4], [6], assim, o foco aqui será uma análise paramétrica mais detalhada e aprofundada.…”