太赫茲波譜技術(shù)具有快速、簡(jiǎn)單,并且能提供樣品分子振動(dòng)信息的特點(diǎn),在生物樣品檢測(cè)領(lǐng)域顯現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價(jià)值。然而,在自由空間傳播的太赫茲波與樣品之間的相互作用較弱,導(dǎo)致樣品的信號(hào)微弱,無法滿足微量樣品的檢測(cè)需求。為了提高樣品信號(hào),作為局域電場(chǎng)增強(qiáng)器件的超材料被廣泛研究和應(yīng)用于微量樣品檢測(cè)領(lǐng)域,并逐漸成為一種新型的傳感器件。本論文主要以超材料為研究基底,以太赫茲時(shí)域波譜技術(shù)為研究主線和手段,結(jié)合納米材料（納米金顆粒和石墨烯）,研究太赫茲電場(chǎng)與物質(zhì)之間的相互作用,建立基于太赫茲超材料和納米技術(shù)的定量檢測(cè)模型,并用于農(nóng)藥和蛋白質(zhì)的檢測(cè)。本研究首次聯(lián)用太赫茲波譜技術(shù)、超材料與納米材料（納米金顆粒和石墨烯）并實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)和農(nóng)藥的快速檢測(cè),為農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留檢測(cè)及生物傳感技術(shù)提供了新思路。本文的主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下:（1）以甲基毒死蜱農(nóng)藥作為研究對(duì)象,利用壓片分析法對(duì)甲基毒死蜱的太赫茲吸收波譜進(jìn)行研究,并借助超材料吸收器對(duì)甲基毒死蜱農(nóng)藥的水溶液進(jìn)行檢測(cè),提高了太赫茲波譜檢測(cè)甲基毒死蜱的靈敏度,檢測(cè)限達(dá)到0.204 mg L-1。（2）以果糖和左旋組氨酸為例,采用理論模擬和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的方法... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
相關(guān)符號(hào)及縮略詞
第一章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 太赫茲波譜簡(jiǎn)介
        1.1.2 超材料簡(jiǎn)介
    1.2 太赫茲超材料檢測(cè)原理
        1.2.1 太赫茲超表面
        1.2.2 太赫茲超材料吸收器
        1.2.3 太赫茲金屬網(wǎng)柵器件
        1.2.4 基于太赫茲超材料的薄膜樣品檢測(cè)
    1.3 太赫茲超材料在傳感方面的應(yīng)用
        1.3.1 太赫茲超材料在分子檢測(cè)方面的應(yīng)用
        1.3.2 太赫茲超材料在生物分子檢測(cè)及生物傳感領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.3.3 太赫茲超材料在微流控檢測(cè)方面的應(yīng)用
        1.3.4 太赫茲超材料在其它方面的檢測(cè)應(yīng)用
    1.4 基于太赫茲超材料的檢測(cè)研究總結(jié)
        1.4.1 新型超材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        1.4.2 基于納米材料的超材料應(yīng)用研究
        1.4.3 石墨烯等離子體及石墨烯超材料器件
        1.4.4 基于拓?fù)浣^緣體的太赫茲表面等離子體
    1.5 本文選題依據(jù)
    1.6 研究目的、內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.6.1 研究目的和內(nèi)容
        1.6.2 技術(shù)路線圖
    1.7 本章小結(jié)
第二章 基于超材料吸收器的甲基毒死蜱檢測(cè)
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 材料與試劑
        2.2.2 儀器設(shè)備
    2.3 樣品制備及實(shí)驗(yàn)步驟
        2.3.1 壓片樣品制備
        2.3.2 基于特氟龍圓片基底的甲基毒死蜱檢測(cè)
        2.3.3 基于太赫茲超材料的甲基毒死蜱檢測(cè)研究
        2.3.4 太赫茲波譜采集
    2.4 模擬軟件及數(shù)據(jù)處理
        2.4.1 FDTD Solutions介紹
        2.4.2 Origin介紹
        2.4.3 TAC軟件介紹
        2.4.4 數(shù)據(jù)處理
    2.5 結(jié)果與討論
        2.5.1 甲基毒死蜱壓片實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        2.5.2 基于特氟龍圓片的甲基毒死蜱檢測(cè)研究
        2.5.3 基于超材料吸收器的甲基毒死蜱檢測(cè)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 聯(lián)用納米金和超材料吸收器放大樣品信號(hào)
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 材料與試劑
        3.2.2 儀器設(shè)備
    3.3 樣品制備及實(shí)驗(yàn)步驟
        3.3.1 玻璃器皿的清洗
        3.3.2 納米金顆粒的合成
        3.3.3 果糖和左旋組氨酸的太赫茲波譜分析
        3.3.4 基于太赫茲超材料的果糖和左旋組氨酸定量檢測(cè)
        3.3.5 納米金顆粒在石英玻片上的檢測(cè)分析
        3.3.6 金標(biāo)親和素制備
        3.3.7 基于超材料吸收器的納米金溶液檢測(cè)
        3.3.8 基于超材料吸收器的金標(biāo)親和素及親和素溶液檢測(cè)
    3.4 數(shù)據(jù)處理與模擬分析
        3.4.1 數(shù)據(jù)處理
        3.4.2 納米金顆粒粒徑計(jì)算
        3.4.3 FDTD模擬
    3.5 結(jié)果與討論
        3.5.1 果糖和左旋組氨酸的壓片分析
        3.5.2 利用不同諧振頻率超材料吸收器檢測(cè)果糖和左旋組氨酸
        3.5.3 基于超材料吸收器的納米金顆粒檢測(cè)
        3.5.4 基于超材料吸收器的金標(biāo)親和素檢測(cè)
        3.5.5 利用超材料吸收器檢測(cè)高折射率物質(zhì)的模擬結(jié)果
    3.6 本章小結(jié)
第四章 石墨烯-超材料傳感器的構(gòu)建與應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 材料與試劑
        4.2.2 儀器設(shè)備
    4.3 樣品制備及實(shí)驗(yàn)步驟
        4.3.1 超材料吸收器表面的石墨烯轉(zhuǎn)移
        4.3.2 基于石墨烯-超材料吸收器異質(zhì)結(jié)構(gòu)的果糖和甲基毒死蜱檢測(cè)
        4.3.3 基于石墨烯-硅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的果糖溶液檢測(cè)
        4.3.4 石墨烯-超材料吸收器異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生物傳感應(yīng)用
    4.4 模擬軟件及數(shù)據(jù)處理
        4.4.1 石墨烯的物理參數(shù)
        4.4.2 NanoScope Analysis軟件介紹
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 石墨烯-超材料吸收器異質(zhì)結(jié)構(gòu)的表征
        4.5.2 石墨烯-超材料吸收器異質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)甲基毒死蜱和果糖的檢測(cè)
        4.5.3 石墨烯-硅異質(zhì)結(jié)對(duì)果糖的檢測(cè)
        4.5.4 基于石墨烯-超材料吸收器異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生物傳感應(yīng)用
    4.6 本章小結(jié)
第五章 石墨烯-超材料吸收器用于谷物中甲基毒死蜱檢測(cè)
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 材料與試劑
        5.2.2 儀器設(shè)備
    5.3 樣品制備及實(shí)驗(yàn)步驟
        5.3.1 超材料表面的石墨烯轉(zhuǎn)移
        5.3.2 配置混有甲基毒死蜱的稻谷浸出液
        5.3.3 配置混有甲基毒死蜱的稻米浸出液
        5.3.4 石墨烯-超材料吸收器異質(zhì)結(jié)構(gòu)檢測(cè)稻谷中的甲基毒死蜱
    5.4 結(jié)果與討論
    5.5 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 主要研究結(jié)論
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Microwave metamaterials[J]. Tie Jun Cui.  National Science Review. 2018(02)



本文編號(hào)：3703462