基于微流控芯片的微納光纖傳感器研究.pdf

1、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(chǎng)約束能力、大比例倏逝場(chǎng)、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(shì)。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，

2、為低耗樣量、高通量化學(xué)、生物、醫(yī)藥分析檢測(cè)提供優(yōu)異的研究和應(yīng)用平臺(tái)，然而對(duì)微量液體的高靈敏度檢測(cè)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(cè)通道與雙錐形微納光纖平行、垂直集成的檢測(cè)結(jié)構(gòu)。平行式檢測(cè)結(jié)構(gòu)中微納光纖與檢測(cè)通道液體具有長(zhǎng)的相互作用距離，微納光纖倏逝場(chǎng)激發(fā)熒光，同時(shí)收集熒光，實(shí)現(xiàn)了低耗樣量（nL量級(jí)）、高靈敏度（對(duì)R6G及量子點(diǎn)檢測(cè)限分別為100 pM、10 pM）的熒光檢測(cè)。垂直式檢測(cè)結(jié)構(gòu)中微納光纖與檢

3、測(cè)通道液體有非常短的檢測(cè)長(zhǎng)度（～2.5μm），檢測(cè)體積低至飛升量級(jí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熒光素的低于百分子數(shù)(～66個(gè))的熒光檢測(cè);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(cè)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(chǎng)約束能力、大比例倏逝場(chǎng)、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(cè)提供優(yōu)異平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，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