Digitální knihovna UPCE přechází na novou verzi. Omluvte prosím případné komplikace. / The UPCE Digital Library is migrating to a new version. We apologize for any inconvenience.

Publikace:
High-Frequency TiO2 Nanotube-Adapted Microwave Coplanar Waveguide Resonator for High-Sensitivity Ultraviolet Detection

Článekopen accesspeer-reviewedpostprint (accepted)
dc.contributor.authorWiltshire, Benjamin D
dc.contributor.authorAlijani, Mahnaz
dc.contributor.authorMohammadi, Sevda
dc.contributor.authorHosseini, Arezoo
dc.contributor.authorMacák, Jan
dc.contributor.authorZarifi, Mohammad H
dc.date.accessioned2023-07-12T12:58:55Z
dc.date.available2023-07-12T12:58:55Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractUltraviolet (UV) sensors are a key component in growing applications such as water quality treatment and environmental monitoring, with considerable interest in their miniaturization and enhanced operation. This work presents a passive gold coplanar waveguide split ring resonator integrated with anodic self-organized TiO2 nanotube (TNT) membranes with a thickness of 20 mu m to provide real-time UV detection. The resonator operated as a one-port device to capture the reflection coefficient (S11) signal, with a center frequency of 16 GHz and a notch amplitude of -88 dB. It was experimentally analyzed for its UV sensing capability in the range of 36.5-463 mu W/cm(2). The high-frequency resonator was improved through design choices including the addition of a tapered input transmission line, wire bonding for practical device design, and an interdigitated capacitive ring gap. The high frequency also helped mitigate noise due to water vapor or environmental contaminants. S11 amplitude variation was found through both experiments and modeling to follow a linear trend with UV illumination intensity. The resonator exhibited over 45 +/- 2 dB shift in the resonant amplitude under the highest UV illumination conditions, with a sensitivity of 0.084 dB/mu W cm(-2) and the potential to sense UV intensity as low as 2.7 mu W/cm(2). The presented device enabled a repeatable and accurate microwave response under UV illumination with very high sensitivity, entirely through the use of passive circuit elements.eng
dc.description.abstract-translatedUltrafialové (UV) senzory jsou klíčovou součástí v rostoucích aplikacích, jako je úprava kvality vody a monitorování životního prostředí, se značným zájmem o jejich miniaturizaci a lepší provoz. Tato práce představuje pasivní zlatý koplanární vlnovodný rezonátor s děleným prstencem integrovaný s anodickými samoorganizovanými nanotrubičkami TiO2 (TNT) membránami o tloušťce 20 um pro zajištění UV detekce v reálném čase. Rezonátor fungoval jako jednoportové zařízení pro zachycení signálu s koeficientem odrazu (S11) se střední frekvencí 16 GHz a amplitudou zářezu -88 dB. Byla experimentálně analyzována na schopnost UV snímání v rozsahu 36,5-463 mu W/cm(2). Vysokofrekvenční rezonátor byl vylepšen prostřednictvím konstrukčních voleb, včetně přidání zúženého vstupního přenosového vedení, propojení vodičů pro praktický design zařízení a interdigitované kapacitní prstencové mezery. Vysoká frekvence také pomohla zmírnit hluk způsobený vodní párou nebo znečištěním životního prostředí. Jak experimenty, tak modelováním bylo zjištěno, že variace amplitudy S11 sleduje lineární trend s intenzitou UV osvětlení. Rezonátor vykazoval více než 45 +/- 2 dB posun v rezonanční amplitudě za podmínek nejvyššího UV osvětlení, s citlivostí 0,084 dB/mu W cm(-2) a potenciálem snímat intenzitu UV záření již od 2,7 mu W/ cm(2). Prezentované zařízení umožnilo opakovatelnou a přesnou mikrovlnnou odezvu pod UV osvětlením s velmi vysokou citlivostí, zcela pomocí pasivních obvodových prvků.cze
dc.formatp. 6203-6211eng
dc.identifier.doi10.1021/acsami.1c21741
dc.identifier.issn1944-8244
dc.identifier.obd39887596
dc.identifier.scopus2-s2.0-85124056052
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10195/81004
dc.identifier.wos000768792500133
dc.language.isoeng
dc.peerreviewedyeseng
dc.publicationstatuspostprint (accepted)eng
dc.publisherAmerican Chemical Societyeng
dc.relation.ispartofACS Applied Materials & Interfaces, volume 14, issue: 4eng
dc.relation.publisherversionhttps://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c21741
dc.rightsopen access (green)eng
dc.subjectcoplanar waveguide resonatoreng
dc.subjectsplit ring resonatoreng
dc.subjectTiO2 nanotube membraneeng
dc.subjectreal-time microwave sensingeng
dc.subjectUV detectioneng
dc.subjectkoplanární vlnovodné rezonátorycze
dc.subjectdělený prstencový rezonátorcze
dc.subjectmembrána z TiO2 nanotrubiccze
dc.subjectmikrovlnné snímání v reálném časecze
dc.subjectdetekce UVcze
dc.titleHigh-Frequency TiO2 Nanotube-Adapted Microwave Coplanar Waveguide Resonator for High-Sensitivity Ultraviolet Detectioneng
dc.title.alternativeVysokofrekvenční koplanární vlnovodový rezonátor s TiO2 nanotrubicemi pro vysoce citlivou ultrafialovou detekcicze
dc.typeArticleeng
dspace.entity.typePublication

Soubory

Původní svazek

Nyní se zobrazuje 1 - 1 z 1
Načítá se...
Náhled
Název:
ACS_AMI_TNT_sensor_-_final_revised.pdf
Velikost:
636.2 KB
Formát:
Adobe Portable Document Format
Popis: