折光传感荧光芯微腔的合成和操作

该程序的总体目标是开发一种微流体传感器技术。这是通过首先通过使用硅量子点层对毛细管进行编码来制造潜在器件来实现的。第二步是确定哪些样品满足用作传感器的基本要求。

接下来，将传感器设备连接到微泵系统，以允许引入分析物。最后一步是收集荧光光谱并分析结果。最终，荧光显微镜用于显示毛细管通道中流体的反射测量传感。

该设备的主要优点包括体积小、微流体兼容性，以及人们可以很容易地设想由一组相当便宜的组件构建的完整设备这一事实。由于微流体通道，任何流体都可以在毛细管内泵送。最难的部分是使表面功能化，以便与特定分析物结合。

该设备具有广泛的潜在应用，例如食品安全、地下水分析甚至医疗保健。该设备最难的部分是样品制备非常挑剔，而且成功率非常低，因为最小的事情都可能导致样品制备失败。这种技术的视觉演示有助于提高成功率。

从制备微毛细血管开始。从商业供应商处获取二氧化硅毛细管。选择大约 25 到 30 微米的内径以获得更广泛分离的频谱谐振，或者选择大约 100 微米的内径。

对于具有更高品质因数的更紧密间隔的谐振，大外径将确保更耐用且易于纵的微腔。接下来，使用金刚石纤维切肉刀从卷筒上切下大约 10 厘米的毛细管。每件作品都构成一个样品。

样品放入管式炉中，在 650 摄氏度的氧气中加热 1 小时。此过程去除了彩色聚酰胺护套，露出内部的二氧化硅毛细管。等待样品恢复到室温后再继续。

在其可流动氧化物溶液之一中获得氢 YLS OX 或 HSQ，并将其浓度调整到适当的量子点形成范围。这将需要对毛细管进行一些反复试验。半径为 25 至 30 微米时，约 25% 重量的溶液是一个很好的目标。

完成准备步骤后，通过将制备好的毛细管浸入 HSQ 和可流动氧化物溶液中来制备涂层毛细管。当溶液沿着通道吸入时，弯月面应该是可见的。当弯液面到达顶部时，取出毛细管并将其放入玻璃杯中，即跪着的坩埚中。

使用两种不同浓度的 HSQ 溶液对 20 至 30 个毛细管重复此作。按重量计算，当毛细管充满空气中时，可流动的氧化物溶液在手套箱中保持冷却，以尽量减少溶液与氧气和水蒸气的接触。量子点在二氧化硅基质中形成。

在退火过程中，将毛细管放入炉中，炉子设置为在 30 分钟内将温度从室温升高到 300 摄氏度。在该温度下停留 3 小时，然后在 1100 分钟内升至 45 摄氏度，并在该温度下保持 1 小时。让毛细管在大约 12 小时内缓慢冷却回室温。

这个过程会产生 20 到 30 个毛细管，其壁上涂有嵌入二氧化硅基质中的荧光量子点层。为了表征样品，请使用可以在 700 至 900 纳米波长范围内进行成像和光谱分析的荧光显微镜。在载物台上放置一排候选毛细管，以便于在它们之间移动。

为了进行快速的目视分析，用蓝色或紫外线辐射激发每个毛细管，无论是在显微镜载物台上的自由空间中，还是直接通过物镜。使用二向色滤光片，使用目镜或彩色相机观察毛细管的荧光。如果制造成功，毛细管将呈现亮红色荧光毛细管，呈现黄橙色荧光，或者根本没有，表明制造过程中 HSQ 浓度低。

这些应该与那些有裂纹或纹理薄膜的一起丢弃。量子点光谱应在 700 到 900 纳米范围内具有强度。由于存在耳语画廊模式，从毛细管内壁采集的光谱应显示强烈的振荡，丢弃任何没有显示该模式证据的样品。

接下来，准备用于难熔量分析的样品。使用适当的粘合剂将候选毛细管的每一端连接到聚乙烯或类似管上，以将液体带入和排出毛细管。粘合第一根管子后，等待它固化，然后再尝试粘合另一侧。

管的内径应略大于毛细管的外径。小心防止胶粘剂渗入毛细管通道并堵塞。接下来，将带有注射器的管道连接到微型泵送系统。

准备好泵送具有已知折光率的化合物，例如甲醇、乙醇和水。将每种液体一次泵入毛细管中，以确定设备的折光灵敏度。收集毛细管内每种液体的光谱。

在光路中使用分析仪测量毛细管中每种不同溶液在 Whispering Gallery 模式下的偏移。如果没有可观察到的偏移，则量子膜太厚，应丢弃毛细管。成功的样品通常具有每种溶液 5 至 15 纳米的灵敏度。

折光率单位数据是使用折光法设置收集的。首先，获取用于生物传感应用的传感器毛细管的参考光谱。这应该在通道表面功能化后完成。

具体来说，为了达到低检测限，必须注意尽量减少样品漂移。还可以使用校准标准来校正光谱仪的波长和强度。最后，使用引入传感器毛细管的分析物收集光谱数据。

使用手稿中描述的方法分析数据。该设置可以编程为在分析物被泵入毛细管通道时连续采集光谱。顶部是一组以甲醇形式采集的光谱，然后是水，然后将乙醇泵入毛细管中。

从红色到蓝色依次采集。该图显示了每个荧光光谱的 forer 功率谱。第 40 个分量表示主要的可观察耳语画廊模式振荡。

第 40 个分量的相位差被转换为波长偏移，并绘制为时间的函数。如图所示。误差线表示 60 次测量的峰移的一个标准差。

插图显示了从甲醇到乙醇的示差折光率范围内的平均灵敏度。请注意，对连续时间序列数据的分析显示水和甲醇之间的偏移数据存在凸起。这与存在一个折射率高于任一纯相的小混合区域一致。一旦掌握。

这项技术可能需要几个小时才能完成，但最多需要几天才能完成。