دانلود ترجمه مقاله کریستال فوتونیک لیزر زیستی سیال نوری (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۷) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

کریستال فوتونی لیزر زیستی سیال نوری

Photonic crystal optofluidic biolaser

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 ۲۵% و پهنای خط طیفی ۰٫۲۴ 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 ۱۳ نانومتر شناسایی کند.

به طور کلی، شبیه سازی، از مدل شاخص شکست موثر برای ارزیابی رابطه متقابل بین نور و شناساگر زیستی استفاده می کند. در واقع این مدل نمی تواند اثرات جذب انتخابی پذیرنده های زیستی را توصیف کند. به دلیل این محدودیت، مدل مربوطه فاقد قابلیت تمایز بین دو مولکول زیستی مختلف با ظاهر و ضریب شکست مشابه است. همچنین در کاربرد عملی، لیزر زیستی با مولکولهای پذیرنده زیستی یا شناساگر زیستی مجهز شده اند که آنها را قادر می سازد تا بین بیومولکولهای هدف و غیر هدف در یک نمونه تمایز قائل شوند. به عبارت دیگر، تخصصی بودن یک لیزر زیستی بدون استفاده از مولکولهای شناساگر زیستی و پذیرنده زیستی قادر به توصیف و ارزیابی نیست. بنابراین نمی توانیم هیچ روش روشنی را برای تعیین خصوصیات حسگر در شبیه سازی خود بررسی کنیم. جدای از روشهای عملی برای به دست آوردن HP-VLP در ساختار کریستال فوتونی و فرایند عملیاتی مرتبط با آن که در (۳) گزارش شده است، به دلیل محیط سیالی، بیشتر انواع مولکولهای شناساگر زیستی یا بیومولکولی در نمونه های سیال به آسانی به ساختار تراشه-روی یک آزمایشگاه پیشنهاد شده متصل شود. علاوه بر این، اتیلن گلیکول اجازه متصل شدن همه انواع ذرات الکلی-سریع زیستی را به ناحیه لیزر زیستی را می دهد.

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.

Simulations, in general, use the effective refractive index model to evaluate the interaction between light and bio-analytes. This model can’t, in fact, describe the selective absorption effects of bio-receptors. Due to this limitation, the related model has no ability to differentiate between two different biomolecules with similar shapes and refractive indices. Nevertheless, in practical applications, the biolasers are equipped with bio- receptors or bio-recognition molecules which enable them to differentiate between target and non-target biomolecules in a body sample. In other words, specificity of a biosensor without using bio-recognition and bioreceptor molecules could not be defined and investigated. Therefore, we couldn’t examine any clear approach for sensor specificity in our simulations.Besides the practical approach for capturing the HP-VLPs in photonic crystal structure and its related functionalization process which reported in [3], due to fluidic gain medium, most types of bio-recognition molecules or biomolecules in body fluid samples can readily be attached to the proposed lab-on-a-chip structure. Additionally, ethylene glycol allows attaching all types of alcohol-fast biological particles to the active region of biolaser directly.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کریستال فوتونی لیزر زیستی سیال نوری

Photonic crystal optofluidic biolaser