جرت في معهد الليزر للدراسات العليا / جامعة بغداد مناقشة اطروحة الدكتوراه الموسومة :
” تشخيص الملوثات العضوية الثابتة بأستخدام مطيافية رامان الليزرية ” للطالبة سعاد صاحب هندال وباشراف كل من الاستاذ المساعد الدكتورة زينب فاضل مهدي والباحث العلمي الدكتورة اسيل ابراهيم محمود.
كان الهدف من الاطروحة استخدام مستشعر (ليف فوتوني بلوري بشكل حرف D ) مبتكر يعتمد على تقنية تذبذب البلازمون السطحي وتقنية استطارة رامان للكشف الدقيق والسريع عن الملوثات العضوية الثابتة عند تراكيز منخفضة جداً.
بدأت الدراسة بمحاكاة لمستشعر معامل الانكسار المعتمد على ظاهرة الرنين البلازموني السطحي (SPR) والمعتمد على ألالياف البلورية الفوتونية المديمة للاستقطاب والمصممة بشكل D ، حيث تم طلاء سطح الليف الفوتوني بطبقة نانوية من الذهب. تم تصميم المستشعر باستخدام طريقة العناصر المحددة (FEM) ، ودراسة تأثير سمك وشكل طبقة الذهب النانوية على أداء المستشعر. كان الموديل الأساسي يستخدم طبقة الذهب النانوية بالشكل مستطيل، وتم دراسة تأثير تغيير سمك الطبقة (30، 40، 50 نانومتر) على اداء المستشعر. وأظهرت النتائج أن السمك الأمثل هو 40 نانومتر، حيث يوفر أعلى حساسية (3.35m/RIU) وأفضل دقة (2.98×10-5 RIU) .
ومن ثم تمت دراسة تأثير شكل الطبقة النانوية الذهبية نظرياً، حيث تم اختبار الأشكال نصف الكروية، اسنان المشط، وربطة العنق. حيث يؤثر شكل البنية النانوية بشكل كبير على توزيع المجال الكهربائي وإثارة البلازمونات السطحية، مما ينعكس على خصائص الرنين. أظهر الشكل اسنان المشط للطبقة النانوية أعلى حساسية ودقة طيفية مقارنةً بالأشكال الأخرى. تم تسجيل قمتين بلازمونيتين بارزتين، حيث كانت حساسية الطول الموجي للقمة الأولى هي 7.2m/RIU وللقمة الثانية 20.6 m/RIU ، اما الدقة الطيفية فكانت للقكة الاولى 1.38×10-5RIU وللقمة الثانية 4.8×10-6RIU .
في الجزء الثاني وهو الجزء العملي، تم تقديم مستشعر ( يعتمد على طيف الانعكاس) لقياس معامل الانكسار باستخدام الألياف الضوئية وتقنية الرنين البلازموني السطحي (SPR) حيث يتم ترسيب طبقة رقيقة من الذهب على سطح ليف بلوري فوتوني مستديم الاستقطاب ذو شكل D . تعتمد آلية الاستشعار على طريقة استجواب الطول الموجي، ويتم قياس معامل انكسار المحلول من خلال تحديد موقع الانخفاض في توزيع شدة الطيف المنعكس. أظهرت النتائج العملية حساسية عالية، بلغت حوالي لمحلول البنزين 462.5 nm/RIU وحوالي 625.1 nm/RIU في نطاق منخفض جدًا من معاملات الانكسار، مما يؤكد قدرة المستشعر على الكشف عن تراكيز منخفضة من المركبات الخطرة.
بالاضافة الى ذلك، يتم في الجزء العملي، تطوير طريقة مبتكرة لدمج مستشعر PM-PCF ذو الشكل D مع مطياف رامان لتحقيق حساسية عالية للكشف عن الملوثات العضوية (مثل النتروبنزين ، الأنيلين، والدايوكسين). حيث تم تصنيع مسبار SERS باستخدام طبقة ذهبية بسمك 40 نانومتر على نهاية الليف ذو الشكل D . أظهر هذا التصميم المحسّن تعزيزاً في إشارات رامان بمقدار أربعة أضعاف للنتروبنزين والأنيلين، وخمسة أضعاف للدايوكسين مقارنةً بالطريقة التقليدية. بلغت حدود الكشف (LOD) للنتروبنزين 7.96x 10-12M ، للأنيلين 1.77×10-11M ، وللدايوكسين 1.35x 10-11M .
ثم تم تحقيق تحسين إضافي باستخدام جسيمات أكسيد الزركونيوم النانوية (ZrO₂ NPs)، حيث تم استخدامها لتعزيز إشارات رامان إلى جانب مستشعر PM-PCF المغطى بطبقة ذهبية. أثبت دمج جسيمات اكسيد الزركونيوم النانوية قدرات واعدة في تعزيز أداء المستشعر بشكل دقيق في الكشف عن كميات ضئيلة جداً من الملوثات العضوية. بلغ عامل تعزيز لمسبار SERS في هذه الحالة 3.4 x 106 وحد الكشف للدايوكسين 8.2 x 10-12M .
