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美国伊利诺伊大学研发新型传感器 可用于疾病监测

仪表研发中国仪表网2017年06月02日 15:32:25人气:14994

  【中国仪表网 仪表研发】最近,美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员开发出一种新型等离子激元传感器,它将成为一种早期检测多种癌症的可靠手段,还将用于其他疾病的检测。
 

 
  该校电气和计算机工程专业的副教授 Logan Liu 和 Lynford Goddard领导了研究团队,他们的学生 Abid Ameen 和 Lisa Hackett 负责实际开展该项目。团队的研究论文作为封面文章,发表于《高级光学材料》杂志。
 
  研究人员使用了一个三维多层纳米腔体(nanocavity ),它位于纳米杯阵列中。光线可存储于腔体中,腔体外部由一层绝缘体围绕两层金属(这里用的是金)组成。
 
  它使用了等离子激元传感技术,利用该设备表面的生物分子,可以检测到纳米级的光与物质之间敏感的相互作用。它能产生增强的场限域和局域场。因为等离子激元的特殊结构,当周围折射率变化时,光线输出耦合的效率会更高。
 
  对此,研究人员Ameen 解释道:“通过将等离子激元特性和光学谐振腔特性结合于单个设备中,科研人员能够基于多层介质的厚度和腔体层的折射率,分别通过光线在腔体层内的限域和来自设备顶部的传输,检测到低浓度的生物标志物。”
 
  另外,Hackett 补充道:“这种纳米杯阵列具有非凡的光学传输能力。如果你采用一层金属膜,尝试让光线照射并通过它,几乎没有光线可以通过。然而,你采用周期性的纳米孔,或者我们的方案中所采用的纳米杯结构。那么,你看到的将会是特定波长的共振状态,通过该设备的光线会达到最大值。”
 
  因为单个波长的共振一直在变化,另外光谱特征和参考位置相关,所以光线的激发和检测无需特殊设备就可以可靠地完成。在这个设备中,LED光源可以取代激光器,光电管或者摄像头成像可以取代高端光谱仪
 
  Hackett 说:“由于这种多层高性能等离子激元结构,我们能够将光线高效地散射至远场。当感知区域的折射率增加后,它会将存储的能量耦合出来。通常来说,当你具备这些屈光仪等离子激元传感器时,就可以在满足共振条件时,产生角度的偏移或者波长的改变。在我们的案例中,因为我们集成了纳米谐振腔,我们具有固定的共振波长。”
 
  当生物分子的浓度增加时(在这个案例中是CEA),同样折射率也会增加,使得产生固定波长光线的透射强度增加,并且很容易被检测出来。
 
  (原标题:新型等离子激元传感器:可早期检测癌症!)
(本文来源:OFweek 传感器网转载请注明出处
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