本文關(guān)鍵詞：基于微流控芯片的微納光纖傳感器研究

  更多相關(guān)文章： 微納光纖 微流控芯片 熒光檢測 飛升體積檢測 金納米棒 局域表面等離激元共振 局域加熱

【摘要】：微納光纖作為一種典型的一維微納光波導(dǎo),具有低傳輸損耗、強(qiáng)場約束能力、大比例倏逝場、可靈活操作等特性,在構(gòu)建小型化、高靈敏度傳感器方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。典型的微納光纖傳感結(jié)構(gòu)包括雙錐形微納光纖、纏繞型微納光纖、微納光纖光柵、微納光纖環(huán)型諧振腔、微納光纖Mach-Zehnder干涉儀以及表面功能化或者內(nèi)部摻雜微納光纖,基于這些結(jié)構(gòu)的折射率、濃度、濕度、溫度、應(yīng)變、電流等物理、化學(xué)、生物傳感器獲得了廣泛的研究。微流控技術(shù)在微米尺度操作微量液體,為低耗樣量、高通量化學(xué)、生物、醫(yī)藥分析檢測提供優(yōu)異的研究和應(yīng)用平臺(tái),然而對微量液體的高靈敏度檢測是阻礙其發(fā)展的技術(shù)難點(diǎn)之一。本論文提出了將微流控芯片檢測通道與雙錐形微納光纖平行、垂直集成的檢測結(jié)構(gòu)。平行式檢測結(jié)構(gòu)中微納光纖與檢測通道液體具有長的相互作用距離,微納光纖倏逝場激發(fā)熒光,同時(shí)收集熒光,實(shí)現(xiàn)了低耗樣量(nL量級)、高靈敏度(對R6G及量子點(diǎn)檢測限分別為100pM、10 pM)的熒光檢測。垂直式檢測結(jié)構(gòu)中微納光纖與檢測通道液體有非常短的檢測長度(～2.5μm),檢測體積低至飛升量級,實(shí)現(xiàn)了對熒光素的低于百分子數(shù)(～66個(gè))的熒光檢測；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了飛升體積的折射率傳感,獲得7×10-4 RIU的檢測精度。微流控芯片與微納光纖的集成充分發(fā)揮了微納光纖低傳輸損耗、強(qiáng)場約束能力、大比例倏逝場、可靈活操作的特性,又利用了微流控芯片給微納光纖提供保護(hù)的能力及為低耗樣量、高通量化學(xué)、生物分析檢測提供優(yōu)異平臺(tái)的優(yōu)勢,是構(gòu)成小型化、穩(wěn)定的高靈敏度傳感器的有效思路和方法。此外,本論文還提出了利用金納米棒光熱效應(yīng)局域快速加熱微流控芯片單個(gè)、連續(xù)流動(dòng)液滴的方法。該方法具有低功率消耗(20 mW)、快速響應(yīng)(1s)、寬溫度調(diào)節(jié)范圍(室溫至95。C)等優(yōu)勢,為液滴微流控芯片技術(shù)在化學(xué)、生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用中精確溫度控制提供了一種技術(shù)手段。
【關(guān)鍵詞】：微納光纖 微流控芯片 熒光檢測 飛升體積檢測 金納米棒 局域表面等離激元共振 局域加熱
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 1 緒論10-47
• 1.1 課題研究背景與意義10-11
• 1.2 微納光纖的制備11-14
• 1.2.1 無機(jī)玻璃微納光纖的制備11-13
• 1.2.2 聚合物微納光纖的制備13-14
• 1.3 微納光纖的導(dǎo)波性質(zhì)14-16
• 1.4 微納光纖傳感器研究16-35
• 1.4.1 雙錐形微納光纖傳感器17-20
• 1.4.2 纏繞型(Twisted)微納光纖傳感器20-21
• 1.4.3 微納光纖光柵傳感器21-24
• 1.4.4 微納光纖諧振腔傳感器24-29
• 1.4.5 Mach-Zehnder干涉儀型(MZI)傳感器29-31
• 1.4.6 表面功能化或者摻雜微納光纖傳感器31-35
• 1.5 微流控檢測器35-45
• 1.5.1 微流控吸光度檢測器36-40
• 1.5.2 微流控?zé)晒鈾z測器40-43
• 1.5.3 微流控折射率傳感43-45
• 1.6 本論文主要工作45-47
• 2 基于微流控芯片的微納光纖高靈敏度熒光傳感器研究47-57
• 2.1 引言47-48
• 2.2 微納光纖在水溶液中熒光傳感的理論分析48-50
• 2.3 雙錐形微納光纖熒光傳感器的制備50-54
• 2.3.1 雙錐形微納光纖的拉制50-51
• 2.3.2 微納光纖與微流控芯片檢測通道平行集成51-52
• 2.3.3 熒光檢測系統(tǒng)的構(gòu)建52-54
• 2.4 R6G的熒光檢測54-55
• 2.5 量子點(diǎn)標(biāo)記鏈霉親和素的熒光檢測55
• 2.6 本章小結(jié)55-57
• 3 基于微流控芯片的微納光纖飛升級檢測體積傳感器研究57-64
• 3.1 引言57
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分57-61
• 3.2.1 化學(xué)試劑及實(shí)驗(yàn)設(shè)備57-58
• 3.2.2 SU-8微米線的制備58
• 3.2.3 SU-8陽模的制備58-59
• 3.2.4 微納光纖與微流控芯片檢測通道垂直集成59-61
• 3.3 飛升級體積熒光素?zé)晒鈾z測61-62
• 3.4 飛升級體積折射率檢測62-63
• 3.5 本章小結(jié)63-64
• 4 基于金納米棒光熱效應(yīng)的微流控芯片局域加熱研究64-80
• 4.1 引言64-67
• 4.1.1 電學(xué)加熱法64-65
• 4.1.2 光學(xué)加熱法65-67
• 4.2 金納米棒局域表面等離激元共振特性67-72
• 4.2.1 金納米棒局域表面等離激元共振理論67-70
• 4.2.2 金納米棒光熱效應(yīng)70-72
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分72-75
• 4.3.1 化學(xué)試劑及實(shí)驗(yàn)設(shè)備72-73
• 4.3.2 金納米棒的制備和表征73-74
• 4.3.3 羅丹明B熒光強(qiáng)度與溫度的關(guān)系74-75
• 4.3.4 微流控芯片中液滴的產(chǎn)生75
• 4.4 基于金納米棒光熱效應(yīng)的微流控芯片中液滴的局部加熱研究75-79
• 4.4.1 單個(gè)液滴的加熱75-78
• 4.4.2 連續(xù)液滴的加熱78
• 4.4.3 聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)溫度循環(huán)控制78-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 5 總結(jié)和展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-96
• 作者簡歷96

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊蕊,鄒明強(qiáng),冀偉,牟穎,金欽漢;微流控芯片分析系統(tǒng)的最新研究進(jìn)展[J];生命科學(xué)儀器;2004年06期

2 林金明,李海芳,蘇榮國;微流控芯片的研制及其相關(guān)儀器的集成化研究[J];生命科學(xué)儀器;2005年02期

3 黃輝;鄭小林;蒲曉允;;微流控芯片技術(shù)在生物學(xué)中的應(yīng)用[J];重慶醫(yī)學(xué);2006年10期

4 ;體檢只需“一滴血”測試芯片研制成功[J];電力電子;2006年03期

5 劉康棟;鄒志清;冉瑞;莊貴生;金慶輝;趙建龍;楊夢蘇;;微流控芯片表面修飾及在蛋白質(zhì)富集中的應(yīng)用[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2007年01期

6 ;美國應(yīng)用生物推出全新微流控芯片產(chǎn)品[J];生命科學(xué)儀器;2007年02期

7 王金光;李明;劉劍峰;周曉峰;李睿瑜;;微流控芯片在醫(yī)學(xué)檢測中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代科學(xué)儀器;2007年06期

8 羅國安;;芯片上的實(shí)驗(yàn)室——評《圖解微流控芯片實(shí)驗(yàn)室》[J];科學(xué)通報(bào);2008年21期

9 楊秀娟;李想;童艷麗;李偶連;劉翠;陳纘光;;微流控芯片在細(xì)胞分析中的應(yīng)用[J];細(xì)胞生物學(xué)雜志;2008年06期

10 李偶連;劉翠;陳纘光;藍(lán)悠;楊秀娟;;微流控芯片技術(shù)及在藥物分析中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];分析科學(xué)學(xué)報(bào);2008年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李卓榮;徐濤;岳婉晴;楊夢u&;;高通量細(xì)胞分析微流控芯片的設(shè)計(jì),建模,制備及應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第03分會(huì)場摘要集[C];2010年

2 劉文明;李立;任麗;王雪琴;涂琴;張艷榮;王建春;許娟;王進(jìn)義;;基于微流控芯片技術(shù)的生命分析方法研究[A];中國化學(xué)會(huì)第十屆全國發(fā)光分析學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

3 涂琴;王建春;任麗;李立;劉文明;許娟;王進(jìn)義;;微流控芯片細(xì)胞分析方法研究[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第9分會(huì)場摘要集[C];2012年

4 溫慧;秦建華;;基于微流控芯片平臺(tái)的秀麗隱桿線蟲衰老研究[A];全國生物醫(yī)藥色譜及相關(guān)技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)（2012）會(huì)議手冊[C];2012年

5 黃和鳴;蔣稼歡;李遠(yuǎn);賈月飛;蔡紹皙;K.-L.Paul Sung;;一種新穎的磁微流控芯片[A];2008年全國生物流變學(xué)與生物力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2008年

6 韓建華;李少華;張建平;江龍;;一種微流控芯片的封接方法及其應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第十二屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

7 童艷麗;陳纘光;;微流控芯片非接觸電導(dǎo)檢測在手性藥物拆分檢測中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)第十五屆全國有機(jī)分析及生物分析學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

8 岳婉晴;徐濤;李卓榮;楊夢蘇;;基于傳統(tǒng)絲印技術(shù)快速制備低成本微流控芯片方法的研究[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第09分會(huì)場摘要集[C];2010年

9 周瑩;申潔;鄭春紅;龐玉宏;黃巖誼;;高通量集成細(xì)胞培養(yǎng)微流控芯片[A];第一屆全國生物物理化學(xué)會(huì)議暨生物物理化學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)論文摘要集[C];2010年

10 傅新;謝海波;楊華勇;;集成微泵式微流控芯片的設(shè)計(jì)與測試[A];全球化、信息化、綠色化提升中國制造業(yè)——2003年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集（微納制造技術(shù)應(yīng)用專題）[C];2003年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 慧聰;體檢只需“一滴血”測試芯片研制成功[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2006年

2 大學(xué)生記者團(tuán) 安薪竹 記者 任晶惠;體檢有望只需“一滴血”[N];大連日報(bào);2006年

3 記者 羅冰 通訊員 胡永峰;微流控芯片可測出SARS病毒[N];科技日報(bào);2003年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 史綿紅;用于疾病診斷及環(huán)境毒物檢測的微陣列及微流控芯片新方法研究[D];復(fù)旦大學(xué);2006年

2 周圍;基于微流控芯片的細(xì)胞內(nèi)鈣離子檢測及細(xì)胞驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2010年

3 魏慧斌;微流控芯片—質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)用于細(xì)胞代謝及相互作用研究[D];清華大學(xué);2011年

4 徐濤;多功能微流控芯片在懸浮細(xì)胞通訊研究中的應(yīng)用[D];清華大學(xué);2010年

5 汪志芳;生化樣品的微流控芯片在線富集及檢測研究[D];華東師范大學(xué);2012年

6 吳元慶;基于流式細(xì)胞技術(shù)的微流控芯片的研究[D];天津大學(xué);2012年

7 柳葆;用于細(xì)胞內(nèi)鈣離子檢測的微流控芯片關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2012年

8 王桐;干細(xì)胞微流控芯片的設(shè)計(jì)、制備、檢測與應(yīng)用研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

9 張瑞巧;基于磁場集成微流控芯片的禽流感病毒熒光檢測[D];武漢大學(xué);2013年

10 李志勇;基于微流控芯片的微納光纖傳感器研究[D];浙江大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 申瑞霞;基于透氣鋼的微流控芯片氣動(dòng)吸脫模系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2009年

2 于虹;集成化混合和驅(qū)動(dòng)單元的微流控芯片研究[D];湖南大學(xué);2010年

3 蔡秋蓮;環(huán)烯烴共聚物微流控芯片的功能化及應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2011年

4 陳斌;固定化酶陣列微流控芯片應(yīng)用于藥物代謝篩選的研究[D];第二軍醫(yī)大學(xué);2007年

5 富景林;微流控芯片高靈敏度激光誘導(dǎo)熒光檢測系統(tǒng)的研究及其在集成生化分析系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2006年

6 李麗瀟;微流控芯片細(xì)胞培養(yǎng)和藥物誘導(dǎo)凋亡的研究[D];東北大學(xué);2008年

7 何艷;微流控芯片中功能化器件的制備研究[D];吉林大學(xué);2012年

8 李紹前;面向雙顆粒捕捉的介電電泳微流控芯片研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

9 任玉敏;微流控芯片技術(shù)在電泳及微球制備中的研究和應(yīng)用[D];青島大學(xué);2013年

10 王艷;層粘連蛋白/巖藻聚糖類基膜微環(huán)境的構(gòu)建及微流控芯片內(nèi)應(yīng)用[D];西南交通大學(xué);2015年

，

本文編號：740294