本研究利用 COMSOL Multiphysics 仿真，对基于金和银纳米颗粒的表面增强拉曼散射（SERS）生物传感平台进行设计与优化，以提高 SERS 生物传感器对生物分子精确检测和定量的灵敏度与特异性。研究考察了单颗粒、多颗粒和周期性纳米球等不同排列，分析偏振以及三聚体和四聚体纳米球体系中的局部热点切换现象。为验证仿真结果，作者...
随着光子技术的发展，光子晶体光纤（PCF）已成为构建高灵敏、高效生物传感器的重要器件。本文提出一种优化的领结形（bowtie-shaped）PCF 表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于增强折射率（RI）传感。该设计采用外部传感机制，可在 RI 1.32–1.44 范围内表征性能；通过选择较大的晶格间距（pitch）和金层高度简化...
微柱阵列电极因增强传质、降低检出限和微型化潜力，在电化学生物传感器设计中具有重要作用。其性能受电极几何形状、高度等影响。本研究设计了一种基于微柱阵列电极的微流控电化学生物传感器，并在 COMSOL Multiphysics 中建立三维数值模型，比较 I 形与圆柱形微柱阵列电极的响应电流。工作电极由 100 根高 300 µm 的微柱...
在环境监测、食品安全和医学诊断等领域，有机化合物的识别至关重要。为保护环境和人类健康，需要开发高灵敏、高选择性的有机化合物传感器。石墨烯因其优异的电学、力学和化学特性，近年来在传感应用中受到广泛关注。本研究旨在构建一种基于石墨烯的有机材料传感器，用于检测酚、乙醇、甲醇、氯仿等有机物质。石墨烯具有高比表面积并能与有机分子发生强相互作用...
开发标准光学生物传感器通常需要耗时的仿真流程。为减少时间与工作量，本文提出利用机器学习预测光学生物传感器关键参数。研究以光子晶体光纤（PCF）结构为基础，将芯半径、包层半径、周期、分析物折射率和波长作为输入向量，预测有效折射指数、芯功率、总功率和有效面积等参数。作者使用COMSOL Multiphysics有限元仿真构建平衡数据集，...
本文主要研究银纳米棒与金膜间隙结构的等离子光学性质。作者采用有限元方法和COMSOL Multiphysics建立模型并进行仿真，系统改变银纳米棒与金膜之间聚电解质（PE）间隔层厚度、入射光条件及周围环境介质。由于银纳米棒具有各向异性，该微腔系统对内部结构和外部条件变化极为敏感，并沿纳米棒长轴方向表现出较强的光学响应。通过分析纳米颗...
环谐振器因具有较高Q因子、灵敏度和可小面积阵列化等优势，已成为重要的光学生物传感器。本文针对生物医学传感需求，计算研究了一种具有部分锥形波导的聚合物微环谐振器，旨在提高灵敏度并改善品质因数（FOM）。其核心思想是在锥形波导段中增强光场与待测样品之间的相互作用：将波导宽度逐渐减小至原来的一半，使芯内光场约束降低、倏逝场向包层泄漏增加。...
能够根据形态区分细胞或其他微颗粒的生物传感器在细胞分裂、细菌鉴别、炎症与癌症细胞形态变化等生物医学领域具有重要应用。本文提出一种新型集成多平面微电极几何设计，用于根据电学特征区分沿微通道流动的非球形单个颗粒。作者利用 COMSOL Multiphysics 对多平面电极设计进行仿真，表明不同颗粒形态引起的电场强度变化可以被区分。初步...