סינתזה והפעלה של microcavities פלורסנט ליבות לחישת Refractometric

המטרה הכוללת של הליך זה היא לפתח טכנולוגיית חיישנים מיקרופלואידיים. זה מושג על ידי ייצור מכשירים פוטנציאליים על ידי קידוד נימים עם שכבת הנקודות הקוונטיות של הסיליקון. השלב השני הוא לקבוע אילו מהדגימות עומדות בדרישות הבסיסיות לשימוש כחיישן.

לאחר מכן, מכשיר חיישן מחובר למערכת שאיבה מיקרו כדי לאפשר הכנסת אנליטים. השלב האחרון הוא איסוף ספקטרום פלואורסצנטי וניתוח התוצאות. בסופו של דבר, מיקרוסקופיה פלואורסצנטית משמשת להצגת חישה מטרית רפרקטיבית של נוזלים בתעלה נימית.

היתרונות העיקריים של מכשיר זה כללו את גודלו הקטן, התאימות המיקרופלואידית שלו והעובדה שניתן לדמיין בקלות מכשיר שלם שנבנה מסט של רכיבים זולים למדי. בגלל התעלה המיקרופלואידית, ניתן לשאוב כל נוזל בתוך הנימים. החלק הקשה ביותר הוא לתפעל את פני השטח על מנת להיקשר לאנליטים ספציפיים.

למכשיר זה יש מגוון רחב של יישומים פוטנציאליים, כגון בטיחות מזון, ניתוח מי תהום או אפילו שירותי בריאות. החלק הקשה ביותר במכשיר זה הוא שהכנת הדגימה היא מאוד קפדנית, ויש אחוזי הצלחה נמוכים מאוד מכיוון שהדבר הקטן ביותר יכול להוביל לכישלון בהכנת הדגימה. הדגמה חזותית של טכניקה זו עוזרת להגדיל את אחוזי ההצלחה.

התחל בהכנת מיקרו נימים. השג נימי סיליקה מספק מסחרי. בחר קוטר פנימי של כ-25 עד 30 מיקרומטר עבור תהודה ספקטרלית מופרדת יותר, או קוטר פנימי של כ-100 מיקרומטר.

עבור תהודה קרובה יותר עם גורמי איכות גבוהים יותר, קטרים חיצוניים גדולים יבטיחו חללי מיקרו עמידים יותר וקלים למניפולציה. לאחר מכן, השתמש בקליבר סיבי יהלום כדי לחתוך כ-10 סנטימטרים חתיכות נימים מהגליל. כל יצירה מהווה מדגם יחיד.

מחממים את הדגימות בתנור צינור בחום של 650 מעלות צלזיוס למשך שעה בחמצן. תהליך זה מסיר את מעיל הפוליאמיד הצבעוני כדי לחשוף את נימי הסיליקה שבתוכו. המתן עד שהדגימות יחזרו לטמפרטורת החדר לפני שתמשיך.

השג מימן YLS OX או HSQ באחת מתמיסות התחמוצת הניתנות לזרימה והתאם את ריכוזו לטווח מתאים להיווצרות נקודות קוונטיות. זה ידרוש קצת ניסוי וטעייה לנימים. עם רדיוס של 25 עד 30 מיקרומטר, תמיסה של כ-25% במשקל היא מטרה טובה.

עם השלמת שלבי ההכנה, יש לייצר נימים מצופים על ידי טבילת הנימים המוכנים בתמיסת HSQ ותחמוצת זורמת. המניסקוס צריך להיות גלוי כאשר התמיסה נמשכת במעלה התעלה. כאשר המניסקוס מגיע למעלה, הסר את הנימים והניח אותו בכוס, כור היתוך כורך.

חזור על כך עבור 20 עד 30 נימים באמצעות שני ריכוזים שונים של תמיסות HSQ. לפי משקל, בזמן שהנימים מתמלאים באוויר, תמיסת התחמוצת הניתנת לזרימה נשמרת מקוררת בתא כפפות אפשרי כדי למזער את חשיפת התמיסה לחמצן ואדי מים. הנקודות הקוונטיות נוצרות במטריצת הסיליקה.

בתהליך החישול, הכניסו את הנימים לתנור שמוגדר להעלות את הטמפרטורה מטמפרטורת החדר ל-300 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות. להתעכב בטמפרטורה זו במשך שלוש שעות, ואז להעלות ל-1100 מעלות צלזיוס תוך 45 דקות ולהישאר בטמפרטורה זו למשך שעה. הניחו לנימים להתקרר לאט לטמפרטורת החדר במשך כ-12 שעות.

תהליך זה מביא ל-20 עד 30 נימים שקירותיהם מצופים בשכבה של נקודות קוונטיות פלואורסצנטיות המשובצות במטריצת סיליקה. כדי לאפיין את הדגימות, השתמש במיקרוסקופ פלואורסצנטי שיכול לבצע גם הדמיה וגם ספקטרוסקופיה בטווח אורכי הגל של 700 עד 900 ננומטר. הניחו שורה של נימי המועמדים על הבמה כך שיהיה קל לנוע ביניהם.

לניתוח חזותי מהיר, עורר כל נימים בקרינה כחולה או אולטרה סגולה, בשטח פנוי על במת המיקרוסקופ או ישירות דרך עדשת האובייקטיב. בעזרת פילטר דיכרואי, התבונן בפלואורסצנטיות של הנימים באמצעות העינית או מצלמה צבעונית. אם הייצור הצליח, הנימים יציגו נימים פלואורסצנטיים אדומים בוהקים המציגים פלואורסצנטיות כתומה צהובה, או בכלל לא, מעידים על ריכוז HSQ נמוך במהלך הייצור.

יש להשליך אותם יחד עם אלה עם סרט סדוק או מרקם. ספקטרום נקודות קוונטיות צריך להיות אינטנסיבי בטווח של 700 עד 900 ננומטר. ספקטרום שנלקח מהדופן הנימים הפנימית אמור להראות תנודות חזקות עקב נוכחות של מצב גלריה לוחש, להשליך כל דגימות שאינן מראות עדות למצב זה.

לאחר מכן, הכינו דוגמאות לניתוח מטרי עקשן. השתמש בדבק מתאים כדי לחבר כל קצה של נימי מועמד לפוליאתילן או צינורות דומים כדי לשאת נוזלים לתוך הנימים והרחק מהם. לאחר הדבקת הצינור הראשון המתן להחלמתו לפני שתנסה להדביק את הצד השני.

הקוטר הפנימי של הצינורות צריך להיות מעט גדול יותר מהקוטר החיצוני של הנימים. היזהר כדי למנוע מדבק לחלחל לתוך תעלת הנימים ולחסום אותה. לאחר מכן, חבר את הצינור עם המזרק למערכת שאיבה מיקרו.

היו מוכנים לשאוב תרכובות בעלות מקדמי שבירה ידועים כמו מתנול, אתנול ומים. יש לשאוב כל נוזל בזה אחר זה לתוך הנימים כדי לקבוע את רגישות מטר השבירה של המכשיר. אוספים ספקטרום עם כל נוזל בתוך הנימים.

השתמש במנתח בנתיב האור כדי למדוד תזוזות במצבי גלריית הלחישה עם כל פתרון שונה בנימי. אם אין תזוזה נצפית, הסרט הקוונטי עבה מדי ויש להשליך את הנימים. לדגימות מוצלחות יש בדרך כלל רגישות של חמישה עד 15 ננומטר לתמיסה.

נתוני יחידת אינדקס השבירה נאספים באמצעות הגדרת מדד השבירה. התחל בלקיחת ספקטרום ייחוס של נימי חיישן ליישומי ביו-חישה. יש לעשות זאת לאחר תפקוד משטח התעלה.

באופן ספציפי כדי להשיג מגבלות זיהוי נמוכות יש לנקוט בזהירות כדי למזער את סחף הדגימה. השתמש גם בתקן כיול כדי לתקן את הספקטרומטר עבור אורך הגל והעוצמה. לבסוף, אסוף נתונים ספקטרליים עם האנליט שהוכנס לנימים של החיישן.

לנתח את הנתונים בשיטות המתוארות בכתב היד. ניתן לתכנת את המערך כך שייקח ספקטרום ברציפות כאשר אנליטים נשאבים לתוך התעלה הנימים. בחלק העליון יש קבוצה של ספקטרום שנלקח כמתנול, ואז מים, ואז אתנול נשאב לנימים.

הספקטרום נלקח ברצף מאדום לכחול. איור זה מציג את ספקטרום ההספק של כל ספקטרום פלואורסצנטי. הרכיב ה-40 מייצג את תנודת מצב הגלריה הלוחשת העיקרית הנצפית.

הפרשי הפאזה עבור הרכיב ה-40 הומרו לשינויים באורך הגל ושורטטו כפונקציה של זמן. כפי שניתן לראות כאן. פסי השגיאה מייצגים סטיית תקן אחת של משמרת השיא עבור 60 מדידות.

הכניסה מציגה את הרגישות הממוצעת על פני טווח מקדם השבירה ממתנול לאתנול. שימו לב שניתוח נתוני סדרות הזמן הרציפות חושף בליטה בנתוני ההסטה בין מים למתנול. זה עולה בקנה אחד עם נוכחותו של אזור ערבוב קטן עם מקדם שבירה גבוה יותר משני הפאזה הטהורה לאחר שליטה.

ביצוע טכניקה זו יכול להימשך מספר שעות, אך עד כמה ימים להשלים.