شبیه سازی و طراحی حسگر زیستی با استفاده از نانوتیوب کربنی برای آشکارسازی دوپامین

آرایه های منظمِ الکترودیسکی یا آرایه های منظم از الکترودهای نانوتیوبی، اصلی ترین عنصر بیوسنسورها می-باشند؛ بطوری که پاسخ بیوسنسورها (تشخیص و تعیین غلظت گونه های زیستی)، منوط به پاسخ این آرایه ها به عنوان ابزاری در محاسبات مربوط به انتقال جرم در الکتروشیمی می باشد. حل مسئله الکتروتحلیلی برای آشکارسازی دوپامینِ موجود در سرم خونی، مبتنی بر حل مسئله انتقال جرم که ناشی از نفوذ گونه های الکتروفعال در یک واکنش برگشت پذیر است، می باشد. کوچک سازی آرایه های الکترودیسکی به عنوان ابزاری در افزایش دقت محاسبات مربوط به انتقال جرم در الکتروشیمی اهمیت بسیاری دارد. در این پایان نامه مدل دو بعدی و سه بعدی از آرایه های الکترودیسکی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. تحلیل های انجام شده نشان داد که مدل دو بعدی مستقل از ضخامت لایه نفوذ می باشد و بنابراین قادر به پیش بینی رفتار کل آرایه بخصوص در سلول های کناری نمی باشد. به این دلیل، در این پایان نامه مدل سه بعدی نیز در نظر گرفته شده و با مدل دو بعدی مقایسه گردیده است. همچنین تأثیر کوچک سازی این آرایه ها در تئوری و محاسبات مربوط به آن تحلیل شده است. در نتیجه ی این تحلیل، رابطه ی بین پروفایل های غلظت در مسئله ی انتقال جرم ناشی از نفوذ بر روی گونه های الکتروفعال در محلول ساکن برای دو مدل از الکترودیسک در سایزهای مختلف تعیین شده است. سپس با مقایسه پارامترهای این دو مدل، یعنی فاصله هر دو دیسک دلخواه مجاور و شعاع الکترودیسک، رابطه ای بین جریان الکتریکی حالت پایدار و ضخامت لایه نفوذ ارائه شده است. نتایج روش مقایسه ای در تحلیل رفتار آرایه های در نظر گرفته شده نشان داد که با کوچک کردن پارامترهای مدل، اگر ضخامت لایه نفوذ به همان اندازه کوچک شود، جریان الکتریکی کل آرایه با وجود کاهش جریان هر الکترودیسک به همان نسبت افزایش خواهد یافت. در این صورت سیستم مورد بحث قابل اعمال به سیستم-های کوچک تر از جمله آرایه های کربن نانوتیوبی خواهد بود.