基于电化学耦合光学技术的纳米生物传感移动检测研究

发布时间：2021-06-18 11:14

　　纳米材料优异的电化学和光学特性使其在生化分析、医学检测、和环境监控等领域拥有广泛的应用。其中基于贵金属纳米阵列传感器的电化学耦合局部表面等离子共振技术,通过在纳米等离子器件上施加电化学激励信号,调制其表面电子的分布密度,可以有效的实现电信号和光信号的联合传输,为传感检测带来了高灵敏度、高可靠性和高稳定性等优点。此外,随着在即时检测中对便携化、小型化以及智能化传感系统需求的不断增加,智能手机由于其先进的计算能力、高清的成像功能以及开源的操作系统,在移动传感中起着越来越重要的作用。通常利用智能手机的内置功能模块来感知电化学和光学等信号,其中电化学发光作为一种电激励的光辐射技术,在传感检测中显示出强抗干扰能力,利于在智能手机上构建“一体式”检测平台,在生物传感中具有广阔的应用前景。本文以纳米阵列、氧化石墨烯、纳米孔以及石墨烯量子点等纳米材料构建电化学耦合光学传感平台,实现凝血酶、唾液酸、葡萄糖、半胱氨酸、三硝基甲苯以及大肠杆菌等生物传感检测;并通过在智能手机上搭建电化学发光检测系统,实现指纹成像传感应用。本文的主要内容如下:（1）设计并实现了基于纳米阵列的电光耦合传感检测系统。基于周期性纳米... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－２纳米粒子局部表面等离子共振示意图

Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?／?Ｖ?Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ?ｉｎｄｅｘ??图１－４电化学耦合局部表面等离子共振：（３）心＿和」￡的关系；（ｂ）￡／和《的关系。［３Ｉ］??５??

ｉ３????ｕｊ????＾１＊?＾３?＾２＊?＾Ａ＊?＾０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??图１－３波长－电位－消光谱：（ａ）等离子体纳米粒子波长、电位和消光谱之间的关系；（ｂ）是在￡／和＆??处的横截面；Ｃｃ）是在七处的截面：（ｄ）折射率为？和《ｆｌ时对应波长、电位和消光谱之间的关系；??（ｅ）是在仄处的横截面；（ｆ）是在ｈ处的截面。［３１】??施加电位五＝及；＋Ｊ五和波长之间的关系通过式１－３给出，其中Ｃ，Ｆ，?Ｆ和ｄ分别为金??属纳米粒子的电容，金属的摩尔体积，法拉第常数和纳米粒子的直径。据报道，ｒｆ＝３．７？４０．８??ｎｍ的柠檬酸盐包被的金纳米粒子的Ｃ值在相对于银／氯化银／饱和氯化钾电极（在电位为－??０．４Ｖ？＋０．６Ｖ时）大约为７０ｐＦ／ｃｍ２［３２］。金纳米粒子的Ｆ值为１０．２ｃｍ３／ｍｏｌ。??Ａｊ?｝＿?６ＣＶａＥ??乂￡２〇?Ｆｄ?（式?１－３）??基于这些参数值，在图ｌ－４ａ中绘出了折射率为１．３３的溶剂中直径为１３?ｎｍ的金纳米??粒子的和之间的关系。从图中可以看出，在－０．９ＶＳ」五Ｓ＋０．５Ｖ的电位范围内，乂?／??几乎线性取决于」￡，在这些条件下，通过近似直线的斜率可以计算出电位灵敏度及．￡大??约为?８．９ｎｍ／Ｖ。??


本文编号：3236561