Refractometric 감지 용 형광 코어 Microcavities의 합성 및 운영
Summary
형광 코어 microcavity 센서는 실리카 microcapillaries의 채널에 높은 지수 양자 점 코팅을 채용하고 있습니다. 모세관 채널 원인으로 펌프 유체의 굴절률의 변화는 채널 매체를 분석하는 데 사용할 수있는 microcavity의 형광 스펙트럼에 주던 사람이야.
Abstract
본 논문은 마이크로 유체 분석 설정에서 작동 할 수 형광 핵심 microcavity 기반의 센서에 대해 설명합니다. 이러한 구조는 종래의 microcapillary의 채널 표면에 형광 양자 점 (QD) 코팅의 형성을 기반으로합니다. 실리콘 QDs는 기인들이 무시할 독성에 일부 legislatively 많은 나라에서 물질을 제어 II-VI 및 II-VI 화합물 QDs에 비해,이 응용 프로그램에 특히 매력적입니다. 앙상블 방출 스펙트럼은 모세 혈관 기능을 영화 안에 갇혀 빛의 전자기 resonances에 해당하는 형광 스펙트럼에 날카로운 좁은 봉우리의 집합의 채널 벽에시-QD 필름 광범위하고 특색에 있습니다. 이러한 resonances의 피크 파장은 따라서 QDs는 analyte과 물리적 접촉 오지있는 refractometric 센서로 작동 할 수있는 장치를 허용, 외부 매체에 민감합니다. 실험형광 코어 microcapillaries의 제조와 관련된 방법은뿐만 아니라 분석 방법 등, 상세하게 설명되어 있습니다. 마지막으로, 비교 마이크로 감지 기능 측면에서, 이러한 구조와 더 많은 조사 액체 코어 광학 링 resonators 사이에 이루어집니다.
Introduction
오직 작은 샘플 볼륨을 필요로 휴대용 또는 현장 실행할 장치에 통합 될 수 화학 감지 시스템은 새로운 기술의 다양한 발전으로 이어질 수 있습니다. 이러한 기술은 질병과 병원균, 1 환경 오염 물질, 2, 식품 안전을 위해 필드 진단을 포함 할 수 있습니다. 3 여러 기술을 적극적으로 가장 진보 간의 표면 plasmon의 resonances (SPR)의 물리학에 기반 장치, 마이크로 화학 센서에 대한 탐구되고있다. 네이 센서는 현재 많은 특정 분자를 검출 할 수 있으며, 상업적 성공을 달성 한, 주로 큰 규모의 실험실 장비하더라도 5.
최근 몇 년 동안, 광학 microcavities은 SPR 기반 시스템과 경쟁 할 증가하고 있습니다. Microcavities는 아마 증명 한 바이러스에게 6 감지 할 수있는 능력 및 단일 분자로, 놀랍 민감한 될 수 있습니다 <s> 7 백업 (후자는 그러나 대량 검출 한계 작은 9아르 것을 의심의 여지가 없습니다, 8 일부 논쟁의 대상이 남아있다). microcavities에서 감지 메커니즘은 공명의 전기장 프로필 내의 analyte의 존재에 의한 광학 resonances의 변화에 의존하고 있습니다. 일반적으로, 주어진 analyte의 공명 중앙 주파수, 가시성, 또는 라인 폭으로 변화하게됩니다. SPR 시스템과 마찬가지로, microcavities가 아닌 특정 refractometric 센서의 역할을하거나, 특정 분석을 위해 기능화 바이오 센서로 할 수 있습니다.
원형 단면 (예 : 마이크로, 디스크, 또는 실린더)의 유전체 미세가 속삭이는 갤러리 모드, 또는 WGMs, 유사한 음향 효과 주님 레일 레이의 조사에 지어진 용어로 알려져 전자 resonances 특징을 가지고 있습니다. (10)은 기본적으로 광학 WGM를 파도가 원형 크로스을 circumnavigates 때 발생총 내부 반사, 위상에서의 시작 지점으로 돌아갑니다으로 ection. 실리카 microsphere에 대한 전자기 공명의 예는 그림 1a에 도시된다. 53 파장의 총 적도 (내가 = 53) 주위에 맞게 동안이 공명가 반경 방향에서 한 최대 (n은 = 1)에 의해 특징입니다, 일부만이이 표시됩니다. 필드 강도의 사라져가는 부분은 영역 경계 외부 매체로 확장, 따라서 microsphere의 WGM는 외부 매체를 감지 할 수 있습니다.
모세 혈관 WGM 기반 센서의 특히 흥미로운 예입니다. 모세관, 원통형 WGMs에서는 구형의 경우와 마찬가지로, 원형 단면 주위에 형성 할 수있다. 모세 혈관 벽이 매우 얇은 경우, 전자기 필드의 부분은 모세관 채널 (그림 1b)로 확장합니다. 따라서, 모세 혈관이 채널에 주입 analytes을위한 마이크로 센서 될 수 있습니다. 이 B입니다공진기 액체 핵심 광학 링 (LCORR)의 운영 asis. 11 LCORRs는 WGMs을 알아 내기 위해 정밀 tuneable 레이저 소스의 빛의 사라져가는 커플 링에 의존하고 있습니다. LCORR의 중요한 점은 모세관 벽이 모드 샘플 채널 매체 보장하기 위해 (~ 1 μm) 날씬한해야한다는 것입니다. 이 자신의 제조에 어려움을 배치하고 기계적 연약하게됩니다.
우리의 작업에서 우리는 우리가 형광 핵심 microcavity (FCM)를 호출 다른 구조를 개발했습니다. 12,13를 FCM을 형성하기 위해, 우리 코트 높은 굴절 색인 형광 (특히,의 층과 모세의 채널 벽 산화 – 임베디드 실리콘 양자 점). 영화의 높은 색인이를 WGMs (그림 1C)을 구축, 방출 방사선을 한정해야합니다. LCORR는 대조적으로, FCM에 모드가 방출 형광 스펙트럼에 날카로운 맥시멈으로 나타납니다. 의 두께너무 두꺼운 경우 WGM은 모세관 채널의 미디어를 샘플링하지 않으며, 너무 얇은 경우 광학 구속이 손실 및 WGMs가 약이 될 수 있습니다,이 영화는 매우 중요합니다. 따라서, FCM의 제조는주의 준비를 필요로 어려운 과정입니다. 이것은 현재 논문의 주요 주제입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
형광 코어 microcavities은 refractometric 센서로 사용할 수 있습니다. 마이크로 센서, microtubes에 비해 22 활동할 수 "올리고"microtubes의 절연 예제가 있지만 그들은 쉽게 분석 처리 및 인터페이스에 대한 간단한되므로, 모세 혈관은 마이크로 유체 설정에 통합하고 상당한 실질적인 장점이 쉽게 될 것입니다 설정. 기존의 푸리에 분석 방법을 사용하여 분광 시스템의 피치보다 작은 크기의 최…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 NSERC, 캐나다의 지원을받는되었다.
Materials
| Table of Materials | Company | Catalog # | Comments |
| silica microcapillaries | |||
| flexible microbore tubing | polyethylene, tygon, etc | ||
| adhesive | Mascot, Norland NOA | ||
| HSQ dissolved in MIBK | e.g., FOx-15 | ||
| methanol | |||
| ethanol | |||
| distilled water |
Table 1. List of materials used.
References
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