液晶傳感器主要是基于液晶分子的表面敏感性、長程有序性以及光學各向異性而發(fā)展起來,目標物在液晶界面上所引起的化學或生物信號的變化能夠被放大和轉(zhuǎn)換成為肉眼可見的光學信號,從而達到檢測目標物的目的。作為近年來興起的一種極富潛力的新型分析工具,液晶傳感器具有構(gòu)造簡單、成本低廉、便于攜帶、非標記和無需大型儀器等優(yōu)勢,因此在生物分析、疾病診斷和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域中展現(xiàn)了良好的應用前景。但是目前依然存在檢測小分子靈敏度較低、受基質(zhì)效應影響較大以及無法同時檢測多種物質(zhì)等問題。鑒于此,本論文將功能核酸和納米材料分別與液晶相結(jié)合,構(gòu)建了液晶傳感平臺并研究了其應用及傳感機理。論文主要包括以下五章內(nèi)容:第一章介紹了液晶傳感器、功能核酸尤其是適配體以及表面活性劑包覆的簇材料的相關(guān)背景知識,綜述了它們在生物分析領(lǐng)域中的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,在此基礎之上,提出了論文的選題依據(jù)和研究思路。第二章構(gòu)筑了一種基于納米氧化鈰的液晶傳感平臺,應用于高靈敏的快速定量檢測雙氧水和血糖。吸附在納米氧化鈰表面上的單鏈DNA,在雙氧水存在的條件下會解吸附到溶液體相中,從而擾動水/液晶界面上的陽離子表面活性劑單層膜。導致液晶分子在界面上的取向由豎... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：210 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?Ｍｉｃｈｅｌ－Ｌｅｖｙ顏色圖

隙而展現(xiàn)出不同的顏色。??向列相液晶由棒狀分子構(gòu)成，分子之間依靠范德華作用力組成長程有序而短??程無序的聚集體。由于范德華作用力屬于弱相互作用力，向列相分子具有良好的??移動性，能夠左右、上下、前后滑動，因此向列相液晶分子的排列并不是嚴格意??義上的層狀結(jié)構(gòu)（圖ｌ－２ｃ），從而導致向列相液晶只存在取向有序性而不存在位??置有序性。也正是由于這一有趣的特性，它對外場變化十分的敏感。而分子排列??方向又影響著液晶的光學形貌，這也是構(gòu)筑液晶面板和液晶傳感器的基矗??ＨＨＮＮ?Ｍｂ??圖１－２不同液晶的分子排列：（ａ）近晶相、（ｂ）膽甾相和（ｃ）向列相??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｅ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌｓ．??（ａ）?ｓｍｅｃｔｉｃ?ｐｈａｓｅ，?（ｂ）?ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ?ｐｈａｓｅ?ａｎｄ?（ｃ）?ｎｅｍａｔｉｃ?ｐｈａｓｅ．??在偏光顯微鏡下，向列相液晶主要呈現(xiàn)三種織構(gòu)，即絲狀（ｔｈｒｅａｄ－ｌｉｋｅ）、??球狀（ｓｐｈｅｒｅ－ｌｉｋｅ）和紋影（ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ）織構(gòu)。絲狀織構(gòu)（圖ｌ－３ａ）是液晶發(fā)生“向??錯”的光學形貌表現(xiàn)形式。所謂向錯是指液晶有序性中的缺陷，即不是所有液晶??分子都具有相同的方向指向性，它們在某一區(qū)域具有一致的方向指向，而在另一??區(qū)域則有另一種不同的方向指向，在這兩個區(qū)域的交界則會發(fā)生取向的突變產(chǎn)生??無特定指向的缺陷。球狀織構(gòu)（圖ｌ－３ｂ）是液晶液滴常見的光學織構(gòu)，另外在液??晶溫度由清亮點逐漸往下降低的過程中會產(chǎn)生球狀粒子，因此也會產(chǎn)生該織構(gòu)。??紋影織構(gòu)（圖ｌ－３ｃ）通常出現(xiàn)在液晶層厚度較薄的樣品中，典型特

?山東大學博士學位論Ｉ???ａｍ??圖１－３向列相液晶的典型光學織構(gòu)：（ａ）絲狀２、（ｂ）球狀和（ｃ）紋影織構(gòu)??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｔｅｘｔｕｒｅ?ｏｆ?ｎｅｍａｔｉｃ?ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌｓ．??（ａ）?ｔｈｒｅａｄ－ｌｉｋｅ２，?（ｂ）?ｓｐｈｅｒｅ－ｌｉｋｅ?（ｃ）?ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ．??１．１．２液晶生物傳感器的分類??上面介紹了不同方向角度的入射光線在經(jīng)過液晶之后的不同。相仿的，??當光線固定時，液晶分子排列變化導致光軸變化同樣也會引發(fā)變化，從而得??到不同的光學形貌。這一點，從Ｍｉｃｈｅｌ－Ｌｅｖｙ圖（圖１－１）中也可看出，當固定??液晶厚度時，不同對應著不同的光程差和液晶形貌。而《ｅｆｆ受液晶分子取向的??影響，通常液晶薄膜具有上下兩個界面，當液晶薄膜的一端受到強取向能影響，??液晶分子采取豎直取向時，即汍＝０時，光程差Ａｒ可近似的由下式求得??Ａｒ＾Ｊ［?，?ｎ〇ｎｇ?－ｎｊｄｚ?（２）??。Ｊｎ０２ｓｉｎ２（音?＜９２）?＋?ｎ：ｃｏｓ２（＾＾２）??其中（ｋ是積分變量，Ａ?？。和Ｈｅ的數(shù)值恒定，因此Ａｒ?（決定了液晶的光學形貌）??只與込有關(guān)。可以影響界面上液晶分子取向的因素較多，例如分子吸附、拓撲形??貌變化等，這些因素可調(diào)可控，因此可以通過與目標物相關(guān)的外部刺激來影響液??晶分子的排列，繼而導致光軸發(fā)生變化，從而輸出不同的光學形貌實現(xiàn)對目標物??的檢測。但需要注意的是，由于受到液晶彈性能的影響，液晶光學形貌的變化過??程可能不是連續(xù)的從明到暗，中間會出現(xiàn)相分離狀態(tài)３。欲調(diào)控液晶的界面分子??排列，首先要構(gòu)筑一個液晶界面，目前可


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