کریستال فوتونی لیزر زیستی سیال نوری
چکیده
اخیراً کاربرد لیزرهای زیستی حلال نوری در تجزیه های زیستی مورد توجه قرار گرفته است که به دلیل مزیت آنها در برابر روشهای رایج حسگر زیستی قرار می گیرد. با استفاده از یک بلوک کریستال فوتونی با حفرات انتخابی هوا نافذ رنگ، یک لیزر زیستی جدید با ساختار غیر یکنواخت حلال نوری پیشنهاد شده است، که دارای قدرت کارایی تبدیل 25% و پهنای خط طیفی 0.24 نانومتر است. شبیه سازیها نشان می دهد که علاوه بر این خصوصیات رضایت بخش لیزری، تراشه لیزر زیستی- آزمایشگاهی پیشنهاد شده حساسیت بالایی به تغییرات زیستی بسیار کوچک دارد که ممکن است در حفرات آنها روی دهد و می تواند یک ویروس را در شعاعی به کوچکی 13 نانومتر شناسایی کند.
فوتونهای نانو با حلالهای میکرو - یعنی سیال نوری- تلفیق می شوند و روش جدیدی را برای اجرای ابزارهای کوچک الکترونیک نوری فراهم می کنند که می تواند از نظر درونی سازگار و قابل تنظیم باشد. خصوصیات منحصر به فرد مایع، مانند قابلیت اختلاط در سیستم های آزمایشگاه- روی یک تراشه و سازگاری با اجزای میکرو سیال موجب می شود تا سیستم های سیال زیستی در توسعه فوتونهای زیستی بسیار رقابتی عمل کنند. علاوه بر این، بیشتر واکنشهای بیوشیمیایی باید در یک حلال انجام شوند، که سبب می شود سیستم سیال نوری مزیتهای پایداری در کاربرد حسگرهای زیستی داشته باشد. جدیدترین ابزاری که در این زمینه ساخته شده است لیزر زیستی حلال نوری است که می تواند با دقت تغییرات را در مولکولهای زیستی اندازه گیری کند. وقتی مولکولهای بیوشیمیایی یا زیستی با هم در برای محیط حاصل تلفیق می شوند، گروه جدیدی از لیزر به عنوان لیزر سیال نوری به دست می آید (1). تعدادی از سنسورهای زیستی سیال نوری بر اساس اصول مختلف همراه با مزایای متنوع، اشکالات، حساسیت ها و محدودیت های شناسایی در محصولات تجاری و تحقیقاتی ایجاد شده اند (2-7). در میان حسگرهای غیرفعال، مواردی که بر اساس کریستالهای فوتونی (PhCs) (2-4) یا حلقه ارتعاش دهنده بودند، سیگنال حسی مطلوبی را نشان دادند. با این وجود، سایر انواع حسگرهای زیستی غیر فعال ممکن است سیگنال حسی و گستردگی طیفی ضعیفی را تجربه کنند (1).
Abstract
Optofluidic biolasers are recently being considered in bioanalytical applications due to their advantages over the conventional biosensing methods. Exploiting a photonic crystal slab with selectively dye-infiltrated air holes, we propose a new optofluidic heterostructure biolaser, with a power conversion efficiency of 25% and the spectral linewidth of 0.24 nm. Simulations show that in addition to these satisfactory lasing characteristics, the proposed lab-on-a-chip biolaser is highly sensitive to the minute biological changes that may occur in its cavity and can detect a single virus with a radius as small as 13 nm.
Nanophotonics merged with microfluidics− i.e., optofluidics− offers a new way of implementing miniaturized optoelectronic devicesthat can be intrinsically adaptive and reconfigurable. Unique properties of liquids, such asthe potential of integration in lab-on-a-chip systems and compatibility with microfluidic components make optofluidic systems highly competitive in the development of biophotonics. Moreover, most of the biochemical reactions should be reproduced in a fluid, making optofluidic system substantially advantageousin biological sensing applications. A novel emerging device in this area is the optofluidic biolaser that can measure changes in biological molecules precisely. When biochemical or biological molecules are incorporated into a gain medium a new class of laser known as the optofluidic biolaser can emerge [1]. A number of optofluidic biosensors based on different principles with diverse advantages, drawbacks, sensitivities, and detection limits, are developed in research and commercial products[2-7]. Among passive sensors, those based on photonic crystals(PhCs) [2-4] or ring resonators [7]show satisfactory sensing signal. However, other types of passive biosensors may experience weak sensing signal and broad spectrum [1].
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه