国家自然科学基金(60978042)
- 作品数：11 被引量：36H指数：4
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- 基于散射光功率比值测量的抗扰浊度探测器被引量：6
- 2011年
- 针对水下长期在线浊度探测需考虑器件不稳定以及出光窗口污染对探测精度的影响等问题,提出了一种使用双散射光功率比值表征浊度的探测方法。该方法使用一束平行光照射待测环境,并沿光路同时探测两点的90°散射光功率;然后,对获得的两个散射光功率值进行比值处理,以此得到待测环境的浊度。使用该方法设计了一种新的浊度探测结构,该结构满足严格的90°散射探测。理论推导和结构分析表明,该浊度探测器能有效降低光源漂移和窗口污染造成的扰动。实验结果显示,该方法表征的浊度系数与光衰减度线性良好,对于峰值变化30%的光源扰动,浊度系数最大变化仅为5%,显示该方法对光源漂移或出光窗口污染不敏感,适宜于水下在线探测浊度。
- 刘瑞鹏刘桥祁志美
- 关键词：水下探测
- 基于光波导分光光谱技术研究蛋白质与亚甲基蓝的竞争吸附行为被引量：1
- 2010年
- 通过利用时间分辨光波导分光光谱技术原位测量从蛋白质-亚甲基蓝(MB)混合水溶液吸附到亲水玻璃光波导表面的MB可见光吸收谱,观测到在溶液pH值低于蛋白质等电点时MB与牛血清蛋白(BSA)以及MB与血红蛋白(Hb)存在竞争吸附行为,进一步测得这种竞争吸附行为对蛋白质浓度十分敏感,可以用于简单测定溶液中的蛋白质含量.基于Langmuir等温吸附理论推导出了两种分子竞争吸附的动力学方程,并利用该动力学方程对实验测得的吸光度随时间变化曲线进行了最佳拟合,揭示了玻璃表面吸附的MB分子个数在达到最大值后随时间呈指数衰减,同时得出拟合参数与蛋白质浓度呈准线性关系.
- 邓琳祁志美
- 关键词：亚甲基蓝
- 基于纳米多孔薄膜的对称平面光波导湿度传感器被引量：2
- 2011年
- 通过在对称平面玻璃光波导上下表面各制备一层纳米多孔TiO2薄膜,形成了一种简单新颖的光学湿度传感器。其原理为,导波光在平面对称光波导中的传播损失依赖于纳米多孔TiO2薄膜的平均折射率,后者依赖于薄膜内部的水分子吸附量,而薄膜的水分子吸附量随着周围相对湿度的变化而变化,通过实时测量导波光传播损失的变化就能够感知外围的相对湿度。测试结果表明,在650nm波长下,相对湿度从20.47%逐渐增大到84.16%,光波导输出信号从0dB非线性衰减到1.82dB;当相对湿度大于60%时,传感器灵敏度相对较高。本文还初步研究了多孔薄膜厚度对湿度灵敏度的影响及传感器的迟滞效应。
- 杨荟奇逯丹凤祁志美
- 关键词：相对湿度
- 基于偏振光波导分光光谱技术原位研究纳米金-细胞色素c自组装过程被引量：4
- 2011年
- 时间分辨偏振光波导分光光谱技术是一种用于研究表面分子吸附动力学的强大工具.利用该技术实时、原位监测纳米金与细胞色素c的静电自组装过程,发现随着吸附层数的增加,纳米金粒子吸附层产生的局域等离子体共振(LSPR)吸收峰发生了红移,而且在横磁(TM)模式下的红移比横电(TE)模式下的红移更快;细胞色素c在纳米金表面的吸附导致LSPR吸收峰的峰位和强度在TM模式下显著红移和升高,相比之下,TE模式下的LSPR吸收峰无明显变化.对实验数据的分析验证了纳米金在细胞色素c单分子层表面的吸附动力学行为遵循扩散控制模型,细胞色素c在纳米金单粒子层表面的吸附动力学行为遵循Langmuir等温吸附模型,进一步估算了细胞色素c在纳米金表面的吸附速率常数、脱附速率常数和吸附自由能.
- 张蓉君祁志美张喆
- 关键词：纳米金粒子细胞色素C自组装
- 纳米多孔光波导漏模共振传感器的折射率灵敏度分析(英文)被引量：2
- 2011年
- 在玻璃基片上射频溅射50 nm厚的金膜,然后利用TiO2胶体溶液在金膜表面制备了厚度约为320 nm的TiO2纳米多孔薄膜.以此双层膜为漏模光波导芯片,构建了基于Kretschmann结构的波长调制型光波导漏模共振(LMR)传感器.利用扫描电子显微镜(SEM)观测了TiO2纳米多孔薄膜的表面和横截面形貌.实验研究了在纳米多孔光波导中给定漏模的共振波长及折射率灵敏度与入射角的依赖关系.结果表明,随着入射角的增大,共振波长逐渐蓝移,折射率灵敏度随之下降.此外,与传统的表面等离子体共振(SPR)传感器进行了对比,结果表明在相同的共振波长下,纳米多孔光波导LMR传感器折射率灵敏度大于SPR传感器.
- 张喆祁志美
- 关键词：纳米多孔
- 基于金银合金薄膜的近红外表面等离子体共振传感器研究被引量：8
- 2013年
- 利用淀积在玻璃衬底上的金银合金薄膜作为表面等离子体共振(SPR)芯片,构建了Kretschmann结构的近红外波长检测型SPR传感器.采用不同浓度的葡萄糖水溶液测试了金银合金薄膜SPR传感器的折射率灵敏度.实验结果表明随着入射角从7.5°增大到9.5°,SPR吸收峰的半高峰宽从292.8nm减小到131.4nm,共振波长从1215nm蓝移到767.7nm,折射率灵敏度从35648.3nm/RIU减小到9363.6nm/RIU.在相同的初始共振波长(λR)下获得的金银合金薄膜SPR折射率灵敏度高于纯金膜(纯金膜在λR=1215nm下的折射率灵敏度为29793.9nm/RIU).利用1μmol/L的牛血清蛋白(BSA)水溶液测试了传感器对蛋白质吸附的响应.结果表明,BSA分子吸附使得金银合金薄膜SPR吸收峰红移了12.1nm而纯金膜SPR吸收峰仅红移了9.5nm.实验结果还表明,在相同λR下,金银合金薄膜SPR吸收峰的半高峰宽大于纯金膜的半高峰宽,因此其光谱分辨率比纯金膜SPR传感器低.
- 张喆柳倩祁志美
- 关键词：表面等离子体共振高灵敏度
- 纳米多孔金薄膜的表面等离子体共振传感特性被引量：5
- 2013年
- 对淀积在玻璃衬底上厚度约60nm的金银合金溅射薄膜进行硝酸腐蚀脱银处理,得到纳米多孔金薄膜.利用自建的波长检测型表面等离子体共振(SPR)传感装置研究了腐蚀时间对纳米多孔金薄膜SPR特性的影响,结果发现纳米多孔金薄膜与水溶液接触后在400-900nm光谱范围内不具有SPR效应,而当薄膜置于空气中时会产生明显的传播等离子体共振吸收峰,其共振波长随腐蚀时间增加逐渐红移.纳米多孔金薄膜在空气气氛中的SPR效应使其能够用于原位监测气相分子在孔内的吸附,还可对在液相中吸附的生化分子进行离位测试.本文对L-谷胱甘肽、L-半胱氨酸、2-氨基乙硫醇三种含巯基的生化小分子在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了离位分析,结果表明与传统的致密金薄膜SPR芯片比较,纳米多孔金薄膜对这些分子显示出更高的灵敏度和更低的检测下限,这归功于多孔金的大比表面积使其能够吸附大量的生化小分子.实验还对乙醇蒸气在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了原位监测,发现吸附平衡所用时间较长,约为160min.
- 张喆逯丹凤祁志美
- 关键词：表面等离子体共振小分子高灵敏度
- TiO_2纳米多孔薄膜漏模光波导共振传感器研究小分子的光谱灵敏度被引量：5
- 2010年
- 在玻璃基片上溅射约50nm厚的金膜,在掺有P123聚合物的TiO2胶体溶液中浸渍提拉基片,经高温热处理后获得厚度约为210nm的TiO2纳米多孔薄膜。以此双层膜为漏模光波导芯片,并结合卤钨灯光源、CCD光谱仪、棱镜耦合器以及流动测试槽构建了基于Kretschmann结构的光谱测量式漏模光波导共振传感器。以非吸附型蔗糖水溶液为折射率液体,测试了传感器的折射率灵敏度。结果表明,在给定溶液折射率范围(1.3330～1.3557)内,漏模光波导共振波长随着折射率的升高而线形增大。以离子型表面活性剂和溴百里酚蓝为小分子吸附质,考察了传感器对小分子吸附的响应特性。结果表明,与只有一层金膜的SPR传感器相比,多孔薄膜漏模传感器对小分子吸附质的灵敏度大幅提高,这由于小分子在TiO2多孔薄膜导波层内的大量吸附。
- 张喆祁志美
- 关键词：纳米多孔薄膜光谱灵敏度小分子
- 高灵敏度集成光偏振干涉仪特性及生化传感应用研究被引量：1
- 2012年
- 利用射频溅射技术在平面单模玻璃波导表面局部淀积一层Ta_2O_5梯度薄膜,形成复合光波导芯片,结合棱镜耦合法制备了一种集成光偏振干涉传感器.基于四层平板波导模型理论分析了复合光波导表面折射率灵敏度S_(RI)与Ta_2O_5梯度薄膜等效厚度T_(eq)的关系,结合实验测定的S_(RI)得出了本工作中所使用Ta_2O_5梯度薄膜的T_(eq)≈33.021 nm,进一步得出芯片吸附层厚度灵敏度S_(ad)≈(2.412×2π)nm^(-1).利用该复合波导偏振干涉仪结合Lorentz-Lorenz有效介质理论测得了市售食用白醋中醋酸的浓度,并以市售牛栏山二锅头洒为例进行了白酒掺水和掺甲醇的测试,结果表明,白酒掺水或甲醇前后的折射率改变量与掺杂量成准线性变化关系;原位实时监测了丁酰胆碱酯酶的动态吸附过程及细胞色素c/聚苯乙烯磺酸钠的分子自组装过程,并利用测得的位相差变化结合芯片吸附层厚度灵敏度S_(ad)获得了蛋白质表面覆盖度.
- 逯丹凤祁志美
- 关键词：高灵敏度生化检测
- 玻璃硅烷化处理对罗丹明6G和亚甲基蓝吸附行为的影响被引量：2
- 2010年
- 利用六甲基二硅烷胺对平面玻璃光波导(高折射率透明导光薄膜介质)进行硅烷化处理,得到水接触角大于90°的疏水表面.然后使用时间分辨光波导分光光谱技术研究水溶液中的罗丹明6G(R6G)和亚甲基蓝(MB)分子在疏水玻璃表面的吸附行为,并与亲水玻璃条件下测得的结果进行对比.对利用疏水玻璃光波导测得的R6G的吸附-脱附动力学曲线进行Langmuir拟合得到了R6G的吸附速率常数,脱附速率常数以及吸附自由能.并且发现与亲水玻璃情况相比,吸附速率常数增大,脱附速率常数减小,吸附自由能更负.在疏水玻璃表面形成的R6G和MB吸附层的吸光度与亲水玻璃情况相比显著升高,表明这两种分子更倾向于吸附在疏水玻璃表面.实验结果还发现玻璃硅烷化处理能够有效抑制这两种染料分子在表面的聚合反应.
- 邓琳祁志美
- 关键词：染料分子吸附动力学
