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高灵敏度集成光偏振干涉仪特性及生化传感应用研究

逯丹凤 祁志美

高灵敏度集成光偏振干涉仪特性及生化传感应用研究

逯丹凤, 祁志美
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  • 利用射频溅射技术在平面单模玻璃波导表面局部淀积一层Ta2O5梯度薄膜, 形成复合光波导芯片, 结合棱镜耦合法制备了一种集成光偏振干涉传感器. 基于四层平板波导模型理论分析了复合光波导表面折射率灵敏度SRI与Ta2O5梯度薄膜等效厚度Teq的关系, 结合实验测定的SRI得出了本工作中所使用Ta2O5梯度薄膜的Teq 33.021 nm, 进一步得出芯片吸附层厚度灵敏度Sab (2.412 2) nm-1. 利用该复合波导偏振干涉仪结合Lorentz-Lorenz有效介质理论测得了市售食用白醋中醋酸的浓度, 并以市售牛栏山二锅头酒为例进行了白酒掺水和掺甲醇的测试, 结果表明, 白酒掺水或甲醇前后的折射率改变量与掺杂量成准线性变化关系; 原位实时监测了丁酰胆碱酯酶的动态吸附过程及细胞色素c/聚苯乙烯磺酸钠的分子自组装过程, 并利用测得的位相差变化结合芯片吸附层厚度灵敏度Sab 获得了蛋白质表面覆盖度.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 60978042, 61078039)、 国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2009CB320300) 和中国科学院百人计划基金资助的课题.
    [1]

    Wu X F, Zhang J S, Li Z, Liu Y L, Gong Q H 2009 Chin. Phys. Lett. 26 057302

    [2]

    Stamm Ch, Lukosz W 1996 Sens. Actuators B 31 203

    [3]

    Klotz A, Brecht A, Gauglitz G 1997 Sens. Actuators B 38-39 310

    [4]

    Schmitt K, Oehse K, Sulz G, Hoffmann C 2008 Sensor 8 711

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    Qi Z M, Matsuda N, Takatsu, Kato K 2004 Langmuir 20 778

    [6]

    Yimit A, Rossberg A G, Amemiya T, Itoh K 2005 Talanta 65 1102

    [7]

    Ymeti A, Greve J, Lambeck P V, Wink T, Van Hövell S W F M, Beumer T A M, Wijn R R, Heideman R G, Subramaniam V, Kanger J S 2007 Nano. Lett. 7 394

    [8]

    Zinoviev K, Dominguez C, Plaza J A, Busto V J C, Lechuga L M 2006 J. Lightwave Technol. 24 2132

    [9]

    Irace A, Breglio G 2003 Opt. Express 11 2807

    [10]

    Ricard-Blum S, Peel L L, Ruggiero F, Freeman N J 2006 Anal. Biochem. 352 252

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    http: //www.owls-sensors.com/[2000-2011]

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    Gong Y, Guo Y, Rao Y J, Zhao T, Wu Y, Ran Z L 2011 Acta Phys. Sin. 60 064202 (in Chinese) [龚元, 郭宇, 饶云江, 赵天, 吴宇, 冉曾令 2011 物理学报 60 064202]

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    Granados K, Gracia-Fadrique J, Amigo A, Bravo R 2006 J. Chem. Eng. Data 51 1356

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    Dzyadevych S V, Arkhypova V N, Martelet C, Jaffrezic-Renault N, Chovelon J M, El'skaya A V, Soldatkin A P 2004 Electroanalysis 16 1873

    [21]

    Topoglidis E, Campbell C J, Cass A E G, Durrant J R 2001 Langmuir 17 7899

    [22]

    Kosmulski M 1997 Langmuir 13 6315

  • [1]

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    [16]

    Lu D F, Qi Z M 2011 Sens. Actuators B 157 575

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    De Feijter J A, Benjamins J, Veer F A 1978 Biopolymers 17 1759

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    Aspnes D E 1982 Am. J. Phys. 50 704

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    Granados K, Gracia-Fadrique J, Amigo A, Bravo R 2006 J. Chem. Eng. Data 51 1356

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-10
  • 修回日期:  2012-06-05
  • 刊出日期:  2012-06-05

高灵敏度集成光偏振干涉仪特性及生化传感应用研究

  • 1. 中国科学院电子学研究所, 传感技术联合国家重点实验室, 北京 100190
    基金项目: 

    国家自然科学基金 (批准号: 60978042, 61078039)、 国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2009CB320300) 和中国科学院百人计划基金资助的课题.

摘要: 利用射频溅射技术在平面单模玻璃波导表面局部淀积一层Ta2O5梯度薄膜, 形成复合光波导芯片, 结合棱镜耦合法制备了一种集成光偏振干涉传感器. 基于四层平板波导模型理论分析了复合光波导表面折射率灵敏度SRI与Ta2O5梯度薄膜等效厚度Teq的关系, 结合实验测定的SRI得出了本工作中所使用Ta2O5梯度薄膜的Teq 33.021 nm, 进一步得出芯片吸附层厚度灵敏度Sab (2.412 2) nm-1. 利用该复合波导偏振干涉仪结合Lorentz-Lorenz有效介质理论测得了市售食用白醋中醋酸的浓度, 并以市售牛栏山二锅头酒为例进行了白酒掺水和掺甲醇的测试, 结果表明, 白酒掺水或甲醇前后的折射率改变量与掺杂量成准线性变化关系; 原位实时监测了丁酰胆碱酯酶的动态吸附过程及细胞色素c/聚苯乙烯磺酸钠的分子自组装过程, 并利用测得的位相差变化结合芯片吸附层厚度灵敏度Sab 获得了蛋白质表面覆盖度.

English Abstract

参考文献 (22)

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