$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Brekingsindex (RI) sensing is een krachtige niet-invasieve en label-free sensing techniek voor de identificatie, detectie en monitoring van microfluïdische monsters met een breed scala aan mogelijke sensor ontwerpen zoals interferometers en resonatoren 1,2. De meeste bestaande RI tasttoepassingen richten op biologische materialen in waterige oplossingen in zichtbaar en IR frequenties, zoals DNA hybridisatie en genoom. Op terahertz frequenties, toepassingen zijn onder meer kwaliteitscontrole, monitoring van industriële processen en sensing en detectie toepassingen waarbij niet-polaire materialen.
Verschillende potentiële ontwerpen voor brekingsindex sensoren in de terahertz regime bestaan, met inbegrip fotonisch kristal golfgeleiders 3, asymmetrische split-ring resonatoren 4 en fotonische band gap structuren geïntegreerd in parallelle plaat golfgeleiders 5. Veel van deze ontwerpen zijn gebaseerd op optische resonatoren zoals ringenof holtes. De resonantiefrequenties van deze structuren afhankelijk van de brekingsindex van het materiaal in of rond de resonator. Door het bewaken van de veranderingen in resonantiefrequentie de brekingsindex van een monster nauwkeurig kan worden gemeten en dit kan op zijn beurt worden gebruikt om een materiaal te identificeren, bewaken vervuiling of verdunning, etc.
Het sensorontwerp we hier gebaseerd op een eenvoudige parallelle plaat golfgeleider 6,7. Een rechthoekige groef machinaal in een vlak fungeert als een trilholte (figuren 1 en 2). Wanneer terahertzstraling gekoppeld in de golfgeleider voortplant en in de laagste orde transversale elektrische (TE 1) mode, is het resultaat een sterke resonantie functie met een afstembare resonantie frequentie die afhankelijk is van de geometrie van de groef 6,8. Deze groef kan worden gevuld met niet-polaire vloeistof microfluïdische monsters die een verschuiving in de waargenomen resonantiefrequentie die afhangt van de hoeveelheid vloeibaar veroorzakenuid in de groef en de brekingsindex 9.
De techniek heeft een voordeel boven andere technieken terahertz in zijn eenvoud, zowel in fabricage en uitvoering, aangezien de procedure kan worden uitgevoerd met standaard laboratoriumapparatuur zonder een clean room of een speciale fabricage of experimentele technieken. Het kan ook gemakkelijk worden uitgebreid om multichannel operatie door de opname van meerdere groeven 10. In deze video beschrijven we onze volledige experimentele procedure, van het ontwerp van de sensor aan de data-analyse en bepaling van het monster brekingsindex.