A novel analogy: Application of higher-order mode theory in the mechanical domain to the electromagnetic domain

Çip üstü labaratuvar teknolojisinin gelişmesi ve yaygınlaşması adına hücre, organel gibi biyolojik numunelerin morfolojik özelliklerini elde edebilecek yeni yöntemler geliştirmek önem taşımaktadır. Bu bağlamda, mekanik alanındaki nanoelektromekanik sistem temelli yüksek modlar uygulamasının, elektromanyetik alanında mikrodalga rezonatör temelli bir karşılığı geliştirildi. Geliştirilen uygulamanın hem simulasyon ortamındaki hem de deneysel olarak başarısı test edildi. Dizayn ettiğimiz mikroakışkan kanal gömülü mikrostrip rezonatörü ilk iki rezonans modunda sürebilecek ve hücre, damlacık gibi analitlerin kanaldan geçişlerini algılayabilecek bir faza kilitli döngü tasarlandı. Elde edilen çözünürlük iki mod için de Allan sapması bazında 2x10^-8 olarak hesaplandı. Oluşturulan algılama sistemiyle kanaldan geçen damlacıkların ve hücrelerin pozisyonları ve elektriksel hacimleri, frekans kaymalarından başarılı bir şekilde hesaplandı. Dizayn ettiğimiz ilk iki rezonans moduna bağlı algılayıcı, bu metodun daha yüksek modların da kullanılarak hedef biyolojik numunelerin ebat, oryantasyon, eğrilik ve permitivite gibi morfolojik ve elektriksel özelliklerinin elde edilebileceğini kanıtlar niteliktedir. Bununla birlikte, sunduğumuz uygulama optik mikroskopiye bir alternatif oluşturabilecek, mikrodalga rejiminde çalışan bir görüntüleme uygulamasının temelini oluşturmaktadır.