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Performance enhancement of graphene-coated surface plasmon resonance biosensor using tungsten disulfide

机译：使用二硫化钨增强石墨烯涂层的表面等离子体共振生物传感器的性能

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An improved performance of graphene-coated surface plasmon resonance (SPR) biosensor using tungsten disulfide (WS_2) for sensing deoxyribonucleicacid (DNA) hybridization is investigated. This biosensor structure consisted of prism (SF10 glass), gold (Au), WS_2, graphene, and sensing medium. Highly enhanced overall performances are achieved using a thin layer of WS_2 between metal and graphene layer and are provided in terms of sensitivity, detection accuracy (DA), and quality factor (QF). Concurrent improvement of all performance parameters is depicted by adding a WS_2 layer instead of another graphene layer with the existing graphene layer. This overcomes the limitation of graphene-only sensors where addition of a graphene layer increases the sensitivity but decreases the DA and QF. Analysis of Au thickness effect and limit of detection are also investigated. Numerical study demonstrates that the deviation of SPR angle for mismatched DNA strands is relatively insignificant while that for complementary DNA strands is noticeably reckonable. Thus, the proposed biosensor offers a window for detecting DNA hybridization.
机译：研究了使用二硫化钨（WS_2）的石墨烯涂层表面等离子体共振（SPR）生物传感器在传感脱氧核糖核酸（DNA）杂交方面的改进性能。该生物传感器结构由棱镜（SF10玻璃），金（Au），WS_2，石墨烯和感测介质组成。使用金属和石墨烯层之间的WS_2薄层可实现高度增强的整体性能，并在灵敏度，检测精度（DA）和品质因数（QF）方面提供。通过添加WS_2层代替现有的石墨烯层来替代另一个石墨烯层，可以同时改善所有性能参数。这克服了仅石墨烯传感器的局限性，在石墨烯传感器中添加石墨烯层可提高灵敏度，但会降低DA和QF。还研究了金厚度效应的分析和检出限。数值研究表明，错配的DNA链的SPR角的偏差相对较小，而互补的DNA链的SPR角的偏差是可以忽略的。因此，提出的生物传感器提供了检测DNA杂交的窗口。

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