《基於光纖SERS和微流控的汞離子感測器關鍵技術研究》是依託廈門大學，由陳沁楠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於光纖SERS和微流控的汞離子感測器關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳沁楠
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
汞因其毒性和生物富集特性被認為是一種最重要的重金屬污染物。實現快速、經濟、靈敏以及精確地測定痕量汞離子在環境保護、食品及生物體安全等領域具有深遠意義。本課題將圍繞汞離子感測系統的集成化和小型化、可重用性、高靈敏度和高實時性要求，開展基於光纖SERS和微流控的痕量汞離子感測方法與感測器基礎問題和關鍵技術的研究。旨在探索基於SERS的重金屬離子識別檢測機理，建立高效、普適的重金屬離子識別檢測方法；闡明微流道內被檢測物質與其他物質間作用規律，建立快速、均勻的微流控混合結構以及高效的微流控預處理單元；研究激發光與微流體中金屬納米粒子間作用規律，設計製作進一步提高靈敏度的檢測單元光纖耦合結構；採用3D列印、MEMS以及光纖微加工等技術手段完成液滴生成單元、預處理單元、混合單元以及檢測單元的製作，並在此基礎上實現集成化和小型化的微流控感測系統；以汞離子檢測為借鑑，研究其他水質參數感測理論和感測方法。
結題摘要
快速、經濟以及精確地測定痕量生化物在環境保護、食品及生物體安全等領域具有深遠意義。課題圍繞痕量生化物檢測系統的集成化、微型化、可重用和高實時性要求，開展光纖微流控SERS感測器關鍵技術研究。研究了複雜體系結構中的微流體行為規律，探明了微流體在黃金比例螺旋葉片流道結構與微柱陣列流道結構內的混合機制；提出了基於微尺度韋森堡效應直寫的工藝方案，探明了微納尺度下流體微尺度維森堡輸運機制，實現了皮升量級高粘度流體(167.5 pL/s, 8 wt% PEO)穩定、快速直寫工藝控制，直寫出變直徑的微流控晶片，為後續微流控檢測晶片的製造奠定了基礎；提出基於熔體近場靜電紡絲的微納光纖製造方法，改進熔體靜電紡絲工藝一步製造出直徑和螺距可控的螺旋微納光纖光柵；探究了微流體中螺旋光纖的螢光信號接收性能，實現了10-8mol/L羅丹明6G的檢測，顯示出3倍於相同直徑微納光纖的螢光信號接收能力，有望套用於微流控晶片的檢測單元；結合微納3D列印技術實現了微納光纖-微流控晶片一體化製造；提出基於聲化學和機械攪拌的SERS基底製造方法，製備出液態金屬納米草結構的SERS基底，實現了10-7mol/L羅丹明6G的檢測，將銀納米粒子與納米草結構混合，可望實現無特徵基團的痕量汞離子檢測；設計和製造了集成液滴生成和光纖檢測結構的微流控晶片，針對被動混合式連續流微流控晶片的“記憶效應”，採用液滴技術實現油水兩相液-液分割，形成微反應液滴，增加微流控感測器的可重用性；將出射光纖和接收光纖按一定拓撲結構嵌入到檢測區域，使得拉曼限制區域位於樣品限制區域內，消除了流道等干擾物的背景拉曼光譜，提高了檢測靈敏度；建立了基於光纖-液滴微流控晶片的通用SERS檢測方法，搭建測試系統實現快速、高精度、可重用的痕量生化物SERS檢測。
