Investigation of dual-narrowband plasmonic perfect absorbers at visible frequencies for biosensing
Biyo algılama için görülebilir frekanslarda ikili ince bant plazmonikmükemmel soğurucuları incelemesi
- Tez No: 615424
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN, YRD. DOÇ. DR. SERAP AKSU RAMAZANOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Ilk plazmonik mükemmel soğurucu (MS) tanıtıldığından beri birçok çalışma terahertzden görülebilir frekanslara kadar çalışabilen bu malzemelerin üstün optik performanslarını göstermek üzere sunulmuştur. Bunlar arasında geniş bantta absopsiyon gösteren MSler, yüksek soğurma genişliklerinden dolayı enerji hasatı, güvenlik ve savunma alanındaki uygulamalarda sıklıkla kullanılmıştır. Son zamanlarda bilim insanları, yüksek kalite faktörüne sahip ince bant rezonanslarının işaretsiz biyo algılamadaki öneminden dolayı ince bant MS tasarımına yüksek ilgi göstermişlerdir. Ancak metallerin optik kayıplarından dolayı geniş bant mükemmel soğurucuların aksine ince-bantların elde edilmesi hassas ve belirli parametrelerin kontrolünü gerektirmektedir. Bu çalışmada metal-yalıtkan-nano metal yapılı bir ince bant plazmonik mükemmel soğurucusunu deneysel olarak üretip nümerik olarak optik performansını araştırdık. Önerilen sistemdeki mükemmel soğurmanın kökenini inceledik ve optik özellikleri etkileyen parametreleri belirledik. Hedeflenen plazmonik yapı tam soğurma verimi ile elektromanyetik spektrumun görülebilir ve yakın kızılötesi bölgesinde ikili rezonans frekansı oluşturmaktadır. Söz konusu soğurma rezonansının fiziksel kökeninin yayılan ve lokal yüzey plazmon rezonasının belirli frekanslarda uyarılması, bunun da belirli koşullar altında empedans eşleşmesi ve kritik eşleşmeye sebep olması olduğu gösterildi. Son olarak, MSnin algılama kapsitesi nanoyapının faklı kırma indekslerindeki resonansları ile analiz edildi, ve belirlenen hassasiyetin (500 nm/RIU) platformun biyo algılama ve spektroskopik uygulamalar için uygun olduğu gösterildi. Bu çalışma, görülebilir frekanslardaki mükemmel soğurma olayını detaylıca araştırmış, ve mükemmel soğurma alanında çalışanlar için güvenilir bir rehber olmuştur.
Özet (Çeviri)
Since the introduction of fi rst plasmonic perfect absorber (PA) in early 2008 by Landy et al., numerous studies have demonstrated their superior optical performance in frequencies ranging from terahertz to visible region of electromagnetic spectrum. In the literature broadband PAs are studied in more detail compared to narrowband PAs as their large absorption bandwidths make them a prime candidate for energy harvesting applications or security and defense. Recently scientists have shown a great interest in designing narrowband PAs by controlling the optical losses of the plasmonic materials as the narrowband resonances with a high quality-factor is particularly important for label-free biosensing. However, given the lossy optical properties of metals, this task has been challenging and requires delicate investigation and parameter control in contrast to broadband perfect absorbers. In this research, we numerically studied and experimentally fabricated a narrow-band plasmonic perfect absorber based on a metal-insulator-metal configuration. We analyzed the origin of perfect absorption for our proposed system and investigated the parameters that effect the optical properties. The purposed plasmonic structure comes up with a dual narrow-band absorption peaks at visible and near-infrared region of electromagnetic spectrum with near unity absorption efficiency. The physical origin of these absorption peaks is shown to be the excitation of propagating and localized surface plasmon resonances at certain individual frequencies, that leads to impedance matching and critical coupling when certain conditions are satisfi ed. Finally, we analyzed the sensing capabilities of PA by embedding nanostructure into different background refractive index, resulting in sensitivity of 500 nm/RIU, making such a platform suitable for biosensing and spectroscopic applications. This work analyzes the perfect absorption phenomena in visible frequencies in detail and will be a go to guide for researchers in the perfect absorber community.
Benzer Tezler
- Fenollerin sulu çözeltilerden orgono kil üzerinde adsorpsiyon ile zenginleştirilmesi ve kapiler elektroforez yöntemi ile tayini
Preconcentration of phenols from aqueous solutions by adsorption on organo-clay followed by capillary electrophoretic determination
İNCİ ALEMDAR
- Duchenne musküler distrofi'li çocuklarda ikili görev performansının incelenmesi
Investigation of dual task performance in children with duchenne muscular dystrophy
BÜŞRA KAYABINAR
Doktora
Türkçe
2023
Fizyoterapi ve RehabilitasyonHacettepe ÜniversitesiNörolojik Fizyoterapi Ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZNUR YILMAZ
- Özde kesikli iplik ve elastan içeren dual-core ipliklerin özelliklerinin incelenmesi
Investigation of properties of dual-core yarn containing staple fiber and elastan in core
NİDA YILDIRIM
Doktora
Türkçe
2018
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiErciyes ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN GAZİ TÜRKSOY
- Dual-faz çeliğinde martenzit oranının mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
Investigation of effects of martensite fraction on mechanical properties of dual-phase steel
ALAADDİN TOKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA TAYANÇ
- Fibromiyaljili kadın hastalarda ikili görev ile fiziksel ve psikososyal faktörler arasındaki ilişkinin incelenmesi
Investigation of the relationship between dual task with physical and psychosocial factors in female patients wi̇th fibromyalgia
BEYZA BEYREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizyoterapi ve Rehabilitasyonİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiFizyoterapi ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKNUR NAZ GÜRŞAN