基于納米多孔薄膜光學(xué)干涉的光學(xué)傳感器

發(fā)布時(shí)間：2019-07-22 09:24

【摘要】：光學(xué)傳感器是一種利用光把介質(zhì)與目標(biāo)分子的相互作用轉(zhuǎn)換為光信號的裝置.光學(xué)干涉是光學(xué)傳感器中常用的技術(shù),具有無需標(biāo)記、無破壞性、響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn).在光學(xué)傳感器中光的干涉主要源于從單層薄膜上下表面反射的光或者從多層薄膜各個(gè)界面處反射的光.由于納米多孔薄膜具有較高的比表面積,將其應(yīng)用于傳感器中能夠提高傳感器的靈敏度、降低檢測限.常見的薄膜類型主要有單層、雙層、多層(光子晶體)等.本文綜述了多孔硅、陽極氧化鋁、二氧化鈦、金屬有機(jī)骨架等納米多孔薄膜材料的光學(xué)干涉在傳感器中的應(yīng)用,并對其進(jìn)行了展望.
【圖文】：

化學(xué)學(xué)報(bào)綜述1072http://sioc-journal.cn2017ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciencesActaChim.Sinica2017,75,1071—1081圖1(a)薄膜光學(xué)干涉示意圖.(b)薄膜光學(xué)干涉的反射光譜和光譜的位移示意圖.(c)反射干涉光譜的傅里葉變換.Figure1(a)Schematicillustrationofopticalinterferenceofnanoporousfilm.(b)Reflectometricinterferencespectrumofnanoporousfilm.(c)Fouriertransformsofreflectometricinterferencespectrumofnanoporousfilm.2nL的值(圖1c).通過對NF進(jìn)行修飾,并利用抗原抗體反應(yīng)[20]、脫氧核糖核酸(DeoxyribonucleicAcid,DNA)的雜交[21,22]、酶的催化作用[23,24]、化學(xué)反應(yīng)[25]等可實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)分子的檢測.納米多孔薄膜高比表面積的特點(diǎn)有利于提高傳感器的靈敏度并降低其檢測限.本綜述主要介紹了利用多孔硅、陽極氧化鋁、二氧化鈦等納米多孔薄膜的光學(xué)干涉性質(zhì)進(jìn)行化學(xué)及生物傳感的應(yīng)用.2不同納米多孔薄膜的應(yīng)用2.1多孔硅多孔硅(PorousSilicon,PSi)的制備方法非常簡單,把硅片浸入含有HF的電解液中,通過電化學(xué)刻蝕即可得到PSi.其中,孔的結(jié)構(gòu),孔道的大孝形狀、數(shù)量主要取決于刻蝕時(shí)所使用的電流.改變刻蝕電流的大孝電解液的組成及硅片中摻雜劑的類型,多孔硅的孔徑可以從幾個(gè)納米調(diào)節(jié)到幾個(gè)微米[26,27].通過周期性地改變刻蝕過程中的電流,可以制備得到多層多孔硅.這種多層多孔硅薄膜常被作為一維光子晶體(OneDimensionalPhotonicCrystals,1D-PCs),即所謂的多孔硅光子晶體(PSi-PCs)[28,29].光在這種多層結(jié)構(gòu)中經(jīng)過多次反射干涉后,可見-近紅外波段中某些特定波長范圍的光被反射回去,無法在光子晶體中傳播,這就是光子晶體的光子帶隙.PSi-PCs的RIfS上有一個(gè)或者多個(gè)特征峰,分別對?