面向小分子检测的SPR传感器研究

论文摘要

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)技术被广泛应用于生物、化学、食品安全,环境等方面的检测以及光无源器件的制作、新型材料的获取及物质的筛选鉴定等方面。基于SPR技术的传感器具有免标记、实时检测、灵敏度高、样品不需要纯化和抗干扰能力强等优点。但传统SPR传感器对小分子的检测是有限制的。目前对食品安全,水质分析等诸多领域的小分子进行快速有效检测则是亟待解决的问题。本文以提高SPR传感器对小分子检测灵敏度为目的,利用金膜表面利用聚4.苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)组装多层聚电解质薄膜,组装(DNA/TiO2)n纳米多孔薄膜,传感器灵敏度得以提高,此外构建Ti02纳米线阵列光学传感器,传感器对小分子检测灵敏度高,制备简单。主要创新工作总结如下：—.在金膜表面利用PSS和PAH组装聚电解质多层薄膜,研究多层聚电解质薄膜SPR传感器灵敏度的影响。组装过程中,聚电解质薄膜的厚度和形貌均可控。在最佳组装层数时对小分子检测灵敏度高于组装前SPR的灵敏度。同时在最佳组装厚度制作传感层进行特异性吸附检测,传感器检测灵敏度进一步提高。二.在金膜表面组装(DNA/TiO2)n多孔薄膜构成漏模光波导共振传感器。本部分工作中,利用静电自组装技术在金膜表面交替组装DNA和Ti02形成(DNA/TiO2)n纳米多孔薄膜,薄膜形貌和厚度均可调控。利用(DNA/TiO2)n纳米多孔薄膜比表面积大的特点,增加了对分子的吸附量,提高了传感器检测的检测灵敏度。三.构建Ti02纳米线阵列光学传感器。利用热熔剂法在掺氟氧化锡(FTO)表面合成了TiO2纳米线阵列,纳米线阵列形貌可调。Ti02纳米线阵列传感器对TM偏振光与TE偏振光入射时均能响应且在TE偏振光入射时传感器灵敏度更高。提出了两种优化方案,以提高传感器灵敏度：1.改变Ti02纳米线阵列的形貌,传感器灵敏度提高;2.在Ti02纳米线阵列表面制作传感层来进行特异性吸附。通过制备DNA传感层，来检测AO(Acridine Orange)溶液时,传感器灵敏度大幅度提高。TiO2纳米线阵列光学传感器传感器对小分子检测灵敏度高,制备简单,化学剪裁性好,有良好的应用前(?)

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 SPR 仪器的应用以及商业化
• 1.3 表面等离子体共振传感器
• 1.3.1 表面等离子体传感器简介
• 1.3.2 SPR 传感器的检测方式
• 1.3.3 传感器的主要参数
• 1.3.4 表面等离子体共振传感器金属膜的选择
• 1.4 前景与展望
• 1.5 本文研究内容以及创新点
• 第二章 表面等离子体共振的原理及分类
• 2.1 表面等离子体的电磁理论基础
• 2.1.1 Maxwell 方程
• 2.1.2 介质的色散
• 2.1.3 光的反射和折射
• 2.1.4 光波在金属表面上的反射和折射
• 2.2 表面等离子体共振的激发
• 2.2.1 表面等离子体的激发
• 2.2.2 棱镜耦合结构多层介质反射系数的计算
• 2.3 表面等离子体共振传感器的类型
• 2.3.1 棱镜型 SPR 传感器
• 2.3.2 光纤型 SPR 传感器
• 2.3.3 光栅型 SPR 传感器
• 2.3.4 波导型 SPR 传感器
• 第三章 聚电解质薄膜在 SPR 传感器中的应用
• 3.1 SPR 传感器检测系统
• 3.2 SPR 传感器对介质的检测
• 3.2.1 SPR 传感器检测聚电解质及纳米金在金膜表面的吸附
• 3.2.2 SPR 传感器对小分子溶液的检测
• n聚电解质薄膜的组装及测试'>3.3 （PSS/PAH）_n聚电解质薄膜的组装及测试
• 3.3.1 （PSS/PAH）n 聚电解质薄膜的组装
• n薄膜测试小分子溶液'>3.3.2 组装（PSS/PAH）_n薄膜测试小分子溶液
• n聚电解质薄膜的模拟'>3.3.3 组装（PSS/PAH）_n聚电解质薄膜的模拟
• 3.4 最佳聚电解质薄膜的生物检测
• 3.4.1 （PAH/PSS）nPAH 的组装过程
• 3.4.2 生物素与链酶亲和素的检测
• 结论
• 2）_n纳米多孔薄膜漏模光波导共振传感器'>第四章 （DNA/TiO₂）_n纳米多孔薄膜漏模光波导共振传感器
• 4.1 消逝场耦合的波导模式传感器
• 2）_n纳米多孔薄膜漏模光波导共振传感器'>4.2 （DNA/TiO₂）_n纳米多孔薄膜漏模光波导共振传感器
• 2）_n纳米多孔薄膜的组装'>4.2.1 （DNA/ TiO₂）_n纳米多孔薄膜的组装
• 2）_n纳米多孔薄膜漏模光波导共振传感器的测试'>4.2.2 （DNA/ TiO₂）_n纳米多孔薄膜漏模光波导共振传感器的测试
• 结论
• 2纳米线阵列光学传感器'>第五章 TiO₂纳米线阵列光学传感器
• 2纳米线阵列光学传感器'>5.1 TiO₂纳米线阵列光学传感器
• 2纳米线阵列传感器制作'>5.1.1 TiO₂纳米线阵列传感器制作
• 2纳米线阵列传感器检测 NaCl 溶液'>5.1.2 TiO₂纳米线阵列传感器检测 NaCl 溶液
• 2纳米线阵列传感器检测 AO 溶液'>5.1.3 TiO₂纳米线阵列传感器检测 AO 溶液
• 2纳米线阵列光学传感器的优化'>5.2 TiO₂纳米线阵列光学传感器的优化
• 2纳米线阵列形貌'>5.2.1 调节 TiO₂纳米线阵列形貌
• 2纳米线阵列上制作特异性吸附传感层'>5.2.2 在 TiO₂纳米线阵列上制作特异性吸附传感层
• 结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 作者简介及科研成果
• 致谢