OPTIMASI DESAIN DAN STRUKTUR SENSOR SURFACE PLASMON RESONANCE DENGAN KONFIGURASI KRETSCHMANN BERBASIS MATERIAL MXene MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK LUMERICAL - Rahma Mutia, - (2022)
Keberadaan analit biologis yang berada di dalam tubuh manusia, seperti ureum, kreatinin, carcinoembryonic antigen, dan gula darah perlu dilakukan pemantauan secara berkala, karena penyimpangan nilai konsentrasi analit tersebut dari rentang normal akan sangat berbahaya bagi tubuh manusia. Perkembangan terbaru tentang biosensor telah menarik banyak perhatian karena dapat memungkinkan melakukan pemantauan interaksi biomaterial secara real-time. Sensor optik berbasis surface plasmon resonance (SPR) dipilih sebagai biosensor karena memiliki banyak keunggulan, yaitu mampu memantau interaksi biomolekuler dengan puncak resonansi yang rendah, bersifat real-time dan label-free, metode penggunaan yang mudah, serta memiliki nilai sensitivitas yang tinggi. Performa sensor SPR ditampilkan melalui nilai sensitivitas dan tingkat akurasi deteksi. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan sensitivitas sensor surface plasmon resonance konfigurasi Kretschmann berbasis material MXene yang optimum menggunakan perangkat lunak Lumerical. Metode yang digunakan dalam perangkat lunak ANSYS Lumerical 2020 adalah metode finite-difference time-domain (FDTD) dengan cara memvariasikan jumlah lapisan material MXene (Ti3C2T2), terminasi permukaan material MXene (T=O,OH,F) ,serta ketebalan film tipis emas. Setelah dilakukan optimasi kemudian dilakukan pengujian sensor SPR terhadap perubahan indeks bias analit dengan ∆n=0,01. Performa sensor SPR yang optimum dihasilkan pada ketebalan film tipis emas 35 nm dengan enam lapisan material MXene Ti3C2F2 dengan ketebalan 5,958 nm pada panjang gelombang 785 nm. Dari hasil pengujian diperoleh nilai sensitivitas sensor SPR sebesar 139,091 °/RIU dan nilai akurasi deteksi 0,154089/°. The presence of biological analytes in the human body, such as urea, creatinine, carcinoembryonic antigen, and blood sugar, must be checked on a frequent basis, as deviations from the typical range of analyte concentrations are extremely harmful to the human body. Recent advancements in biosensors have garnered considerable attention due to their ability to monitor biomaterial interactions in real time. The optical sensor based on surface plasmon resonance (SPR) was chosen as a biosensor due to its several advantages, including the ability to monitor biomolecular interactions with low resonance peaks, being real-time and label-free, being simple to use, and having a high sensitivity value. The sensitivity value and detection accuracy level of the SPR sensor indicate the sensor's performance. The purpose of this study is to optimize the sensitivity of a surface plasmon resonance sensor based on MXene material utilizing Lumerical software. The ANSYS Lumerical 2020 software use the finite-difference time-domain (FDTD) approach to determine the number of layers of the MXene material (Ti3C2T2), the termination of the MXene material's surface (T=O,OH,F), and the thickness of a gold film. Following optimization, the SPR sensor was evaluated for changes in the analyte's refractive index with n = 0.01. At a wavelength of 785 nm, the SPR sensor performed optimally with a gold thin film thickness of 35 nm and six layers of MXene material (Ti3C2F2), with a thickness of 5.958 nm. According to the test results, the SPR sensor has a sensitivity of 139.091 °/RIU and a detection accuracy of 0.154089/°.