Enhanced Terahertz Surface Plasmon Resonance Biosensor with Graphene-Metal Hybrid Architecture for Non-Invasive Glucose Detection

太赫兹辐射 生物传感器 石墨烯 表面等离子共振 材料科学 等离子体子 表面等离子体子 光电子学 金属 纳米技术 表面等离子体激元 纳米颗粒 冶金
作者
Shouhu Xuan,Jacob Wekalao,P. Mahalaksmi,M. Ramkumar Raja
出处
期刊:Journal of The Electrochemical Society [The Electrochemical Society]
卷期号:172 (8): 087516-087516
标识
DOI:10.1149/1945-7111/adf88c
摘要

This study presents a biosensor architecture that integrates graphene with silver and bismuth in a multi-resonator architecture optimized for glucose detection. This work uniquely integrates graphene with silver and bismuth in a multi-resonator SPR configuration, demonstrating unprecedented sensitivity and linearity for non-invasive glucose detection. Unlike previous single-material or binary-material approaches, our design introduces a three-metal hybrid architecture (Ag/Bi/Au) combined with graphene in a geometrically optimized multi-resonator array specifically engineered for terahertz glucose sensing. Computational electromagnetic simulations using finite element methods reveal that the sensor achieves a sensitivity of 2000 GHz RIU −1 within the refractive index range of 1.335–1.347, which is particularly suitable for glucose monitoring applications. Key parameters including graphene chemical potential, angle of incidence, and resonator dimensions were systematically varied to optimize performance, with the sensor exhibiting a quality factor of approximately 10.8 and a figure of merit reaching 27.778 RIU −1 . The relationship between resonance frequency and refractive index demonstrates strong linearity (R 2 = 85%). Additionally, a stacking ensemble regression model was developed to predict absorption characteristics, achieving prediction accuracy up to 100% for certain parameter ranges. This research advances the development of high-performance terahertz biosensors for non-invasive glucose monitoring with potential applications in diabetes management.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
我不理解发布了新的文献求助10
1秒前
for发布了新的文献求助10
2秒前
yaaabo完成签到,获得积分10
2秒前
weixiaosi发布了新的文献求助10
3秒前
pluto应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
火星上语琴完成签到,获得积分10
3秒前
羽羽发布了新的文献求助10
3秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得30
3秒前
鹿阿布发布了新的文献求助10
3秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
天天发布了新的文献求助10
3秒前
猪猪hero应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
猪猪hero应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
情怀应助zzjjww采纳,获得10
4秒前
猪猪hero应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
猪猪hero应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
钰天心应助Marlo采纳,获得10
5秒前
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
坚定飞绿完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
个性的紫菜应助咸鱼王采纳,获得20
6秒前
隐形丹萱完成签到,获得积分10
7秒前
rational完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
高分求助中
Theoretical Modelling of Unbonded Flexible Pipe Cross-Sections 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
The polyurethanes book 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5610713
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4695216
关于积分的说明 14885929
捐赠科研通 4723170
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2545217
邀请新用户注册赠送积分活动 1509998
关于科研通互助平台的介绍 1473110