Estudo computacional e caracteriza??o de biochip em fibra ?ptica baseado na resson?ncia de pl?smons de superf?cie - Melo, Arthur Apr?gio (2019)
O trabalho apresenta um estudo computacional e caracteriza??o de um biochip em fibra ?ptica baseado na resson?ncia de pl?smons de superf?cie. Como substrato do biochip ? considerada uma fibra ?ptica pl?stica multimodo de ?ndice degrau com 2,0 mm de di?metro. Foi desenvolvido um programa computacional empregando o m?todo da matriz para sistemas multicamadas, assumindo-se uma faixa do espectro eletromagn?tico entre 400 nm e 1000 nm. Foi analisado o efeito de diversos fatores nos par?metros de desempenho do biochip, como escolha da espessura e material do filme fino met?lico, comprimento da regi?o sensora, profundidade de recorte e formato da regi?o sensora. Foi examinado, ainda, o impacto provocado pela deposi??o de camadas de grafeno sobre o filme fino met?lico, de modo a possibilitar a escolha de um sensor otimizado. Os par?metros de desempenho calculados s?o sensibilidade, largura total ? meia altura, figura de m?rito e rela??o sinal-ru?do. Ademais, tamb?m s?o analisadas as curvas de reflect?ncia e pot?ncia transmitida normalizada, bem como a distribui??o do campo el?trico no interior do biochip para diferentes modos de propaga??o. Foi investigado o desempenho de tr?s filmes finos met?licos (prata, ouro e cobre) e tr?s estruturas diferentes para biochip: (1) convencional, com regi?o sensora em uma por??o central da fibra; (2) regi?o sensora localizada em uma das extremidades da fibra ?ptica; e, (3) biochip em formato de ?D?. Os resultados desse estudo revelam uma maior sensibilidade para o filme fino de prata (4260,9 nm/UIR) e melhor desempenho para a estrutura convencional com menor comprimento para regi?o sensora, com os seguintes valores para os par?metros de desempenho estudados (figura de m?rito - 295,83 UIR?1, rela??o sinal-ru?do - 0,59 e largura total ? meia altura - 14,40 nm). Em rela??o ? deposi??o de grafeno, foi observado um aumento da sensibilidade, atingindo o valor de 7081,42 nm/UIR para um filme fino de prata com 40 nm de espessura e 16 camadas de grafeno. Tamb?m foi notado um aumento da intensidade de campo el?trico e uma maior penetra??o do mesmo no analito de interesse ao considerar a deposi??o de grafeno.