Synthese en Werking van TL-core microcavities voor Refractometermethode Sensing

Het algemene doel van deze procedure is om een microfluïdische sensortechnologie te ontwikkelen. Dit wordt bereikt door eerst potentiële apparaten te fabriceren door capillairen te coderen met de siliciumquantumdotlaag. De tweede stap is om te bepalen welke van de monsters voldoen aan de basisvereisten voor gebruik als sensor.

Vervolgens wordt een sensorapparaat aangesloten op een micropompsysteem om de introductie van analyten mogelijk te maken. De laatste stap is het verzamelen van fluorescente spectra en het analyseren van de resultaten. Uiteindelijk wordt fluorescentiemicroscopie gebruikt om refractometrisch detectie van vloeistoffen in een capillairkanaal te tonen.

De belangrijkste voordelen van dit apparaat zijn zijn kleine afmetingen, zijn microfluïdische compatibiliteit en het feit dat men zich gemakkelijk een compleet apparaat kan voorstellen dat is gebouwd uit een set redelijk goedkope componenten. Vanwege het microfluïdische kanaal kan elke vloeistof in de capillair worden gepompt. Het moeilijkste is om het oppervlak te functionaliseren om te binden aan specifieke analyten.

Dit apparaat heeft een breed scala aan potentiële toepassingen, zoals voedselveiligheid, grondwateranalyse of zelfs gezondheidszorg. Het moeilijkste aan dit apparaat is dat de voorbereiding van de monstervoorbereiding erg kieskeurig is, en er is een zeer lage succesratio omdat het kleinste ding kan leiden tot mislukking in de monstervoorbereiding. Een visuele demonstratie van deze techniek helpt om de succesratio te verhogen.

Begin met de voorbereiding van micro capillairen. Verkrijg silica capillairen van een commerciële leverancier. Kies een binnendiameter van ongeveer 25 tot 30 micrometer voor meer wijd gescheiden spectraalresonanties, of een binnendiameter van ongeveer 100 micrometer.

Voor nauw opeengepakte resonanties met hogere kwaliteitsfactoren, zullen grote buitendiameters zorgen voor duurzamere en gemakkelijk te manipuleren microholtes. Gebruik vervolgens een diamantvezelsnijder om ongeveer 10 centimeter stukken capillair van de rol af te snijden. Elk stuk vormt een enkel monster.

Verwarm de monsters in een buisoven bij 650 graden Celsius gedurende een uur in zuurstof. Dit proces verwijdert de gekleurde polyamidemantel om de silica capillair binnenin bloot te leggen. Wacht tot de monsters terugkeren naar kamertemperatuur voordat je verder gaat.

Verkrijg waterstof YLS OX of HSQ in een van zijn vloeibare oxidaat oplossingen en pas de concentratie aan tot een geschikt bereik voor quantumdot formatie. Dit zal wat proef en fout vereisen voor een capillair. Met een 25 tot 30 micrometer in een straal, is een oplossing van ongeveer 25%gewichtsprocent een goed doel.

Met de voorbereidende stappen voltooid, produceer een gecoate capillair door de voorbereide capillairen in de HSQ en vloeibare oxidaat oplossing te dompelen. De meniscus zou zichtbaar moeten zijn terwijl de oplossing de kanaal op wordt getrokken. Wanneer de meniscus de top bereikt, verwijder de capillair en plaats deze in een glas, een knielende smeltkroes.

Herhaal dit voor 20 tot 30 capillairen met behulp van twee verschillende concentraties van HSQ oplossingen. Met gewicht, terwijl de capillairen gevuld zijn in de lucht, wordt de vloeibare oxidaat oplossing gekoeld in een handschoenenkast om de blootstelling van de oplossing aan zuurstof en waterdamp mogelijk te minimaliseren. De quantumdots worden gevormd in de silica matrix.

Tijdens het gloeiproces, plaats de capillairen in een oven die is ingesteld om de temperatuur te verhogen van kamertemperatuur tot 300 graden Celsius gedurende 30 minuten. Verblijf gedurende drie uur op die temperatuur, verhoog vervolgens in 45 minuten naar 1100 graden Celsius en blijf gedurende een uur op die temperatuur. Laat de capillair langzaam afkoelen tot kamertemperatuur gedurende ongeveer 12 uur.

Dit proces resulteert in 20 tot 30 capillairen waarvan de wanden zijn gecoat met een laag van fluorescente quantumdots ingebed in een silica matrix. Om de monsters te karakteriseren, gebruik een fluorescentiemicroscoop die zowel beeldvorming als spectroscopie in het 700 tot 900 nanometer golflengtebereik kan uitvoeren. Plaats een rij van de kandidaat capillairen op de tafel zodat het gemakkelijk is om tussen ze heen te bewegen.

Voor snelle visuele analyse, prikkel elke capillair met blauw of ultraviolette straling, hetzij in vrije ruimte op de microscooptafel of direct door het objectief. Gebruik een dichroische filter om de fluorescentie van de capillairen te observeren met behulp van het oculair of een kleurencamera. Als de fabricage succesvol was, zullen de capillairen een helderrode fluorescentie vertonen. Capillairen die een geel-oranje fluorescentie vertonen, of helemaal niet, geven een lage HSQ-concentratie aan tijdens de fabricage.

Deze moeten worden weggegooid samen met die met een gebarsten of getextureerde film. Quantumdot spectra moeten intens zijn in het 700 tot 900 nanometer bereik. Spectra genomen van de binnen capillairwand zouden sterke oscillaties moeten vertonen als gevolg van de aanwezigheid van een whispering gallery mode, verwerp alle monsters die geen bewijs van deze mode vertonen.

Bereid vervolgens monsters voor voor refractometrische analyse. Gebruik een geschikte kleefstof om elk uiteinde van een kandidaat capillair aan polyethyleen of soortgelijke buis te hechten om vloeistoffen naar en van de capillair te voeren. Na het lijmen van de eerste buis, wacht tot deze is uitgehard voordat je de andere kant probeert te lijmen.

De binnendiameter van de buizen moet iets groter zijn dan de buitendiameter van de capillair. Zorg ervoor dat de kleefstof niet in het capillairkanaal sijpelt en het blokkeert. Verbind vervolgens de buis met de spuit met een micropompsysteem.

Wees voorbereid om verbindingen te pompen met goed bekende brekingsindices zoals methanol, ethanol en water. Pomp elke vloeistof een voor een in de capillair om de brekingsmetrische gevoeligheid van het apparaat te bepalen. Verzamel spectra met elke vloeistof in de capillair.

Gebruik een analist in de lichtbaan om verschuivingen in de Whispering Gallery modes met elke verschillende oplossing in de capillair te meten. Als er geen waarneembare verschuiving is, is de quantumfilm te dik en moet de capillair worden weggegooid. Succesvolle