折光传感荧光芯微腔的合成和操作

摘要

荧光核微腔传感器采用了高折射率的量子点的涂层，在通道中的二氧化硅microcapillaries。进入毛细通道事业泵送的流体的折射率变化中的微腔的荧光光谱，可用于分析的信道介质，转移。

摘要

本文讨论了荧光核心微腔为基础的传感器，可以工作在微流控分析设置。这些结构的基础上形成的荧光量子点（QD）的以往的微细管的沟道表面上涂层。硅量子点对于这种应用，特别是有吸引力的部分原因是他们可以忽略不计的毒性相比，II-VI和II-VI族化合物量子点，这是许多国家的立法控制物质。虽然合奏发射光谱是广阔的，无特色，Si的QD的薄膜上的通道壁的毛细管功能锋利的一组中的荧光光谱，对应于电磁被困在薄膜内的光的共振，窄峰。这些共振的峰值波长是敏感的外部介质，因此，允许的移动设备以作为折射计的传感器，其中的量子点从来没有物理接触来与分析物的作用。实验与制造荧光核心microcapillaries的相关联的方法进行了详细讨论，以及分析方法。最后，比较这些结构之间的和更广泛的调查的液芯光环形谐振器，微流体传感功能方面。

引言

化学传感系统，只需要小的样品体积，手持式或场可操作设备可以被纳入可能导致广泛的新技术的发展。这些技术可能包括现场诊断疾病和病原体， ^环境污染物^，2和食品安全。微化学传感器的^一些技术正在积极探索，与世界上最先进的物理特性，表面等离子体共振（SPR）的设备。现在^，4这些传感器能够探测许多特定的生物分子，并取得了商业上的成功，但主要表现为较大规模的实验室设备。

近年来，光学微腔已经上涨竞争与基于SPR-系统。微腔可令人惊讶的敏感，表现出来的能力，检测单个病毒^6，甚至单个生物分子9）。在微腔中，检测机构的依赖变化的分析物的存在所造成的谐振电场的档案内的光学共振。通常情况下，一个给定的分析会引起共振，从而改变在中心频率，提高知名度，或线宽。正如SPR系统，微腔可以作为非特异性的折射计传感器，或作为生物传感器的一个具体的分析官能。

介质微观结构与一个圆形的交叉部分（ 例如，微球，磁盘，或气缸），其特征在于由电磁共振称为回音壁模式，或WGMS，期追溯到主瑞利的调查类似于声学效果¹⁰从本质上讲，一个光学WGM发生时，波沿凸圆截面ection通过全内反射，并返回到其起点的相位。在图1a....

方案

1。材料制备中的

1. Microcapillaries石英毛细管从商业供应商。我们购买我们的毛细血管，从Polymicro技术。选择一个小的内径（〜25 - 30微米）为更广泛的分离光谱共振（ 即较大的自由光谱范围）或更大范围内的内直径（〜100微米），用于更紧密地间隔开的共振具有更高的质量因素。大外径保证了期货公司是耐用，易于控制。
   1. 毛细管配备的着色聚酰亚胺的外套，它必须首先除去。毛细管削减约10厘米的碎片辊，使用钻石光纤切割刀。每件作品构成一个样本。加热这些管式炉中在650℃下在氧气中燃烧掉涂层的1小时。这个过程将删除护套材料，露出石英毛细管内。冷却至室温后，取出capillariES从加热船。
2. 氢倍半硅氧烷的解决方案氢硅倍半氧烷（HSQ）被报告给泗₈ H ₁₂ O _12的分子组成的笼状结构^14，此材料是可从Dow Corning购得。购买HSQ在一个狐系列（流动氧化物）的解决方案，如FOX-15。这些解决方案是昂贵的，保质期有限，因此需要认真规划。蒸发的甲基异丁基酮溶剂中，提供了一个约18％（重量）浓度的HSQ。如果的HSQ的浓度太低时，量子点可以不形成在薄膜中。如果它太高，薄膜可能太厚，从毛细管的流道表面脱层。根据我们的经验，毛细管25-30μm内径〜25重量％的HSQ，福克斯的....

结果

在毛细管制造过程中的小偏差可以导致样品的成功率显着变化。在图5（广告），显示出有代表性失败的毛细血管，以及作为一个成功的例子。一般来说，一个成功的样品的视觉指示是在毛细血管壁和特征的内部具有高强度组合的红色荧光。荧光光谱也清楚地表明成功和失败之间的差异（ 图5e）。一个很好的样本定义（能见度≈0.5）的WGM振荡频谱。

作为分析物被泵入所述毛细通道（ 图6a）的设置可以被编程为连续地采取光谱。使用上面描述的技术，可以执行数据分析所有在WGM光谱，这应该转移不同的分析物被注入到毛细管上作为批处理作业。在这里，我们的结果显示为连续的时间序列（ 即的传感 ）水，甲醇，和最终乙醇依次进入通道被泵。只有在这种情况下，选择的主要傅立叶成分（ 图6b），给出的结果被认为是令人满意的，即使对于这种简单的分析。误差棒表示为100的第一测量（在通道中的水）的峰值位置的一个标准偏差。

讨论

折射计传感器可以用作荧光核心的微腔。虽然有个别的例子，"卷"起来，可以作为微流体传感器^，22相比，微管微管，毛细血管会更容易地集成到微流控的设置，并具有相当的实用的优点，因为它们很容易处理和分析简单的接口与设置。利用传统的傅立叶分析方法，是在至少一个数量级小于光谱系统的间距的波长偏移，可以被检测。这种方法也可以分为传感型测量系统的集成。

这些主要的FCM将液芯光环形谐振器（LCORRs）竞争^。23,24,25 LCORRS是玻璃毛细管，已通过加热和拉，泵送进入通道HF溶解的内毛细管的表面，或加热和通货膨胀变薄与加压气体²⁶这些处理的结果在毛细管与微米薄的壁，需要支持WGMS具有瞬逝尾巴进入毛细通道延伸。 LCORR已证明生物传感器的多种不同的目标分析物的检测^{。27,28,29,30}

期货公司有几个明显的优势和限制比较LCORRs的。这两种器件依靠上的分析物通过毛细管通道的流动。两者都基于在硅胶上进行化学，可以采用类似的方法进行官能化。然而，.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
材料表	公司	产品编号	评论
硅胶microcapillaries
灵活的微孔管			聚乙烯，聚乙烯等
胶粘剂	吉祥物，诺兰NOA
HSQ溶解于MIBK			例如 ，FOX-15
甲醇
乙醇
蒸馏水