光學(xué)生物傳感器是利用光學(xué)信號(hào)來(lái)檢測(cè)生物樣品狀態(tài)變化的裝置。近年來(lái),隨著納米技術(shù)的巨大進(jìn)步,將新型納米材料和先進(jìn)的光學(xué)傳感技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)并制造新一代的高性能微納結(jié)構(gòu)光學(xué)生物傳感器成為了可能,這類傳感器具有檢測(cè)快速簡(jiǎn)便、高靈敏度、微小尺寸和無(wú)損測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),便于集成和實(shí)現(xiàn)智能化,這為整個(gè)傳感器領(lǐng)域打開(kāi)了一扇新的大門。因此,構(gòu)建并研究基于微納結(jié)構(gòu)的高性能光學(xué)生物傳感器具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。在目前主要的微納光學(xué)傳感器類型中,基于表面等離子體共振的光學(xué)生物傳感器是報(bào)道最多的之一,但這類傳感裝置對(duì)激發(fā)條件要求高,且其分辨率普遍偏低;而基于光纖技術(shù)的微納傳感器測(cè)量穩(wěn)定性難以保證,并且由于其幾何形狀難以集成。針對(duì)這些問(wèn)題,本論文基于先進(jìn)的光學(xué)Tamm態(tài)理論,引入幾種具有金屬介電特性的新型微納米材料與光子晶體結(jié)合,創(chuàng)新性地構(gòu)建了基于微納結(jié)構(gòu)的系列光學(xué)生物傳感器,對(duì)它們的傳感增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證了所構(gòu)建傳感器的可行性和高效性。論文的主要內(nèi)容如下:1.首先介紹了光學(xué)生物傳感器的結(jié)構(gòu)和原理,在綜合分析幾種典型的微納結(jié)構(gòu)光學(xué)傳感器性能及其國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r基礎(chǔ)上,提出基于表面缺陷態(tài)的光子...

【文章頁(yè)數(shù)】：113 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1生物傳感器的結(jié)構(gòu)[2]

1第1章緒論生命科學(xué)和納米技術(shù)是當(dāng)今科學(xué)領(lǐng)域的兩大研究熱點(diǎn)。隨著生物傳感技術(shù)和納米技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來(lái)實(shí)現(xiàn)了新型光學(xué)生物傳感器與納米材料的結(jié)合，基于微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)生物傳感器應(yīng)運(yùn)而生，這種傳感器不但具有微小的尺寸，而且具有優(yōu)于常規(guī)傳感器的檢測(cè)性能[1]，微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)生物傳感器己....

圖1-2基于不同檢測(cè)技術(shù)的微納光學(xué)傳感結(jié)構(gòu)：(a)基于SPR技術(shù)的金屬微納光學(xué)傳感器；[13]

說(shuō)苯翊?辛煊蟣還惴貉芯康囊桓鋈?點(diǎn)，同時(shí)也滿足當(dāng)今電子產(chǎn)品集成化、智能化和多功能化發(fā)展的需要。1.2微納結(jié)構(gòu)光學(xué)傳感器及其研究現(xiàn)狀微納結(jié)構(gòu)光學(xué)傳感器通常是指其尺寸在微米(10-6m)甚至納米(10-9m)級(jí)別的一類新型光學(xué)器件，它具有體積孝靈活方便、只需要少量分析物、能夠?qū)崟r(shí)并行....

圖1-4光纖和光傳播的截面圖，θ是光在核心/包層界面的入射角，dp是穿透深度，con和cln分

5的絕緣屏蔽作用，光纖生物傳感器具有抗干擾能力強(qiáng)、無(wú)需參考電極、操作方便并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控檢等優(yōu)點(diǎn)[37]。圖1-4光纖和光傳播的截面圖，θ是光在核心/包層界面的入射角，dp是穿透深度，con和cln分別表示線芯和包層的折射率。大部分的光沿纖芯傳播，進(jìn)入包層的小部分為倏逝場(chǎng)[27]....

圖1-51D，2D和3D光子晶體的原理圖，每種顏色代表不同的折射率[40]

6的其它傳感器相比，光子晶體折射率傳感器在具有更強(qiáng)的光約束效應(yīng)[43]。圖1-51D，2D和3D光子晶體的原理圖，每種顏色代表不同的折射率[40]光子晶體以其獨(dú)特的光學(xué)特性被廣泛應(yīng)用于光學(xué)生物傳感器，并已以多種方式被加以利用。例如2013年，Zanishevskaya等人設(shè)計(jì)并測(cè)....

本文編號(hào)：4038362