远红外激光诱导牛血清蛋白附着石墨烯膜太赫兹光电特性研究

发布时间：2017-12-20 02:11

  本文关键词：远红外激光诱导牛血清蛋白附着石墨烯膜太赫兹光电特性研究　出处：《深圳大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：太赫兹(Terahertz,THz)波是指电磁波谱上位于微波和红外线之间,频率在0.1-10 THz波段,波长在0.03 mm-3 mm范围内的电磁波。THz波在电磁波谱中处于由电子学向光子学过渡的特殊区域:在长波方向,它与微波毫米波有重叠;在短波方向,它与红外线有重叠。在这一波段,宏观经典理论开始向微观量子理论过渡,因此太赫兹波具有重要的科学研究和应用开发价值。作为21世纪的战略性技术,THz在无线通讯、生物医学检测、高分辨无损成像,材料表征等领域已经得到应用。本论文正是以太赫兹技术在生物医学检测领域的应用为背景,以研究远红外激光诱导下牛血清蛋白附着石墨烯膜的光电特性为目的,主要从以下几个方面进行论述:本论文首先研究旨在提高THz光谱分辨率的抗反射薄膜。通过制备不同掺杂浓度的PEDOT/PSS涂层,利用THz-TDS透射系统,结合Drude-Smith模型研究了乙二醇(EG)掺杂对PEDOT/PSS电导率的影响,讨论电导率变化的内在机理。然后选定一种掺杂浓度在石英基底上制备不同厚度的PEDOT/PSS薄膜,研究发现薄膜不但具有优异抗反射效果而且兼具太赫兹中性滤波的性质。这种抗反射涂层可用于太赫兹时域光谱系统,增加THz波的透过性,以此来提高光谱的分辨率。其次,石墨烯凭借与众不同的能带结构和电学输运性能,在太赫兹生物传感器中有重大应用价值。我们通过研究硅基石墨烯在不同波长的激光泵浦下石墨烯光电特性的变化,为接下的激光诱导石墨烯对牛血清蛋白的检测提供理论支持。在激光的激发下,硅中会产生光生载流子,当硅中载流子浓度大于石墨烯中时,载流子便在扩散作用下注入到石墨烯中,石墨烯的电导率便会发生改变,进而改变石墨烯对THz波的吸收性。泵浦激光激发的载流子会使石墨烯对表面附着物的响应强度大大增强,可应用于指导石墨烯对蛋白检测的相关研究。另外,研究发现在波长较长的激光激发下THz波的衰减越大,从而为研制性能更好的太赫兹波调制器提供了新的考虑因素。最后,石墨烯由于其优异的光电特性、生物相容性及对表面附着物的敏感性,可用作生物传感器的材料。太赫兹光谱用于生物检测的相关研究已进行多年,但以石墨烯为平台搭配THz光谱用于生物检测的研究比较少见。实验中以旋涂和孵育两种方式将蛋白附着到石墨烯上,在红外激光的激励下通过透射型时域光谱仪获得数据。受抗反射层研究中THz传输电路模型的启发,利用推导的公式提取出中间层石墨烯的光学参数,探讨附着蛋白前后石墨烯光电性质的变化,对石墨烯应用于太赫兹生物检测做了初步探究。并提出进一步的方案解决蛋白定性定量的测量方案,以期在灵敏度方面赶超前人的研究。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q61

【参考文献】

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1 蒋彦雯;邓彬;王宏强;吕治辉;秦玉亮;;基于时域光谱系统的太赫兹圆柱RCS测量[J];红外与激光工程;2014年07期

2 韩鹏昱;刘伟;谢亚红;张希成;;石墨烯与太赫兹科学[J];物理;2009年06期

3 卜凡亮;行鸿彦;;太赫兹光谱技术的应用进展[J];电子测量与仪器学报;2009年04期

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本文编号：1310345