Questa ricerca è stata finanziata dalla NSERC, Canada.

1. Preparazione dei materiali <ol><li> Microcapillari Ottenere silice capillari da un fornitore commerciale. Abbiamo acquistato il nostro capillari Technologies Polymicro. Scegli un piccolo diametro interno (~ 25-30 micron) per più ampiamente separati risonanze spettrali (cioè più grande campo libero spettrale) o un diametro interno più grande (circa 100 micron) per risonanze più da vicino spaziato con fattori di qualità superiore. Un grande diametro esterno garantisce i FCM sono durevoli e facilmente manipolabili. <ol><li> I capillari sono dotati di una colorata poliimmide giacca, che deve prima essere rimosso. Tagliare pezzi di circa 10 cm di capillare dal rotolo, utilizzando fibra di diamante mannaia. Ogni pezzo costituisce un singolo campione. Riscaldare questi in un forno tubolare a 650 ° C per un&#39;ora in ossigeno per bruciare il rivestimento. Questo processo rimuove il materiale del rivestimento, esponendo la silice capillare all&#39;interno. Dopo raffreddamento a temperatura ambiente, rimuovere la capillaries dalla barca riscaldamento. </li></ol></li><li> Idrogeno silsesquioxane soluzioni idrogeno silsesquiossano (HSQ) è riportato consistono H 12 Si 8 O 12 molecole con una struttura a gabbia. 14 Questo materiale è disponibile in commercio dalla Dow Corning. Acquista il HSQ in una delle sue serie di Fox-(ossido di fluido) soluzioni, come Fox-15. Queste soluzioni sono costosi e hanno una durata limitata, quindi un&#39;attenta pianificazione è necessaria. Evaporazione del solvente fornisce un MIBK HSQ concentrazione di circa il 18% in peso. Se la concentrazione HSQ è troppo bassa, punti quantici non possono formare nel film. Se è troppo alta, le pellicole possono essere troppo spessa e delaminate dalla superficie canale capillare. Nella nostra esperienza, per un capillare con un diametro interno 25-30 micron, una soluzione contenente volpe ~ 25 wt.% HSQ è il migliore. Così, può essere necessario evaporare o aggiungere più HSQ solvente (facendo attenzione che è secco) per regolare laconcentrazione. Se una diluizione o concentrazione necessaria è difficile da determinare senza tentativi ed errori, cioè fare alcuni esempi ed esaminare i risultati, come discusso di seguito. </li></ol> 2. Fabbricazione di Coated Capillari <ol><li> Riempire il capillare Prendere i pezzi di capillare preparati nella fase 1.1 e immergerli nella soluzione volpe. Quando un capillare viene immerso nella soluzione, si dovrebbe essere in grado di seguire visivamente il menisco il canale, la soluzione viene aspirata nel capillare (Figura 2a). <ol><li> Quando il menisco raggiunge la parte superiore, rimuovere il capillare e metterla in un crogiolo di vetro di ricottura. Ora dovrebbe essere completamente riempito con la soluzione di Fox. Ripetere questa operazione per il numero di campioni possibile, per aumentare le possibilità di successo. Noi di solito eseguire lotti di 20-30 e utilizzare due diverse concentrazioni di soluzioni HSQ in peso. Riempiamo i capillari in aria, ma t mantenendoFox ha soluzione raffreddata in un cassetto portaoggetti è consigliato se possibile, al fine di minimizzare l&#39;esposizione della soluzione di ossigeno e vapor d&#39;acqua. Anche piccole esposizioni possono provocare gelificazione della soluzione. </li></ol></li><li> Ricottura ricuocere i capillari in un processo a due stadi. Ricottura evapora il solvente e collassare la struttura HSQ gabbia, formando una pellicola SiO x aderente alle pareti del canale. Ricottura a temperature più elevate disproportionates la pellicola in silicio SiO x punti quantici disperso in una matrice di silice. Le annealing comprendono 30 minuti di rampa da temperatura ambiente a 300 ° C, una sosta per 3 ore per evaporare il solvente, poi una rampa a 1100 ° C in 45 min, e una sosta per un&#39;ora per far precipitare i QDs. <ol><li> Lasciate che i capillari raffreddare lentamente (~ 12 ore) torna a temperatura ambiente. Questo aiuta a ridurre al minimo stress fessurazione della pellicola depositata sulla parete capillare. Altri protocolli di ricottura potrebbeprobabilmente essere seguito e può essere più affidabile, ma ad alta temperatura ricottura stadio a 1.000-1.100 ° C è sempre necessario formare i QDs. Al termine di questa fase, si dovrebbe (si spera) hanno 20-30 capillari con uno strato di QDs fluorescenti incorporato in una matrice di silice rivestimento pareti del canale. </li></ol></li></ol> 3. Caratterizzazione <ol><li> Il campione di controllo microscopio a fluorescenza su cui sono montati i capillari deve eseguire sia imaging e spettroscopia nell&#39;intervallo di lunghezze d&#39;onda 700-900 nm. Configurazioni epifluorescenza o confocale sono adatti a questo scopo. Inserire una riga del candidato capillari sulla scena in modo che sia facile da spostare tra loro per una rapida analisi visiva (Figura 2b). Eccitare il capillare con radiazioni blu o UV sia in spazio libero sul palco microscopio, o direttamente attraverso la lente dell&#39;obiettivo utilizzando un filtro dicroico, e osservare l&#39;immagine di fluorescenza utilizzando gli oculario una telecamera a colori. <ol><li> Osservare la fluorescenza capillare. Se la fabbricazione avuto successo, i capillari esibirà una fluorescenza rossa. Questa è la prima indicazione di un campione favorevole. Capillari esibendo arancione-giallo fluorescenza (invece del colore rosso associato con i QD) in generale, non hanno le caratteristiche ottiche desiderate. Questi campioni tendono a formare più spesso in soluzioni a bassa concentrazione HSQ. Alcuni capillari può mostrare alcuna fluorescenza affatto, in questo caso il film QD non si forma e il capillare può essere scartato (vetro taglienti). Questa è un&#39;indicazione che la soluzione non può essere aspirata nel capillare, o può essere carente in HSQ. Infine, alcuni campioni possono mostrare un film o testurizzati cracking; questi possono anche essere scartato. </li><li> Scartare tutti i campioni indicati al punto precedente, tranne quelli che mostrano la brillante caratteristica fluorescenza rossa di QDs silicio. </li></ol></li><li> Verificare la presenza di WGMS negli spettri di fluorescenza Assicurarsi dell&#39;immagine è allineato come desiderato sulla fenditura d&#39;ingresso dello spettrometro e raccogliere uno spettro di fluorescenza. Regolare il tempo di raccolta in modo da produrre un accettabile rapporto segnale-rumore. Eseguire la calibrazione di lunghezza d&#39;onda e l&#39;intensità, come richiesto. Gli spettri QD dovrebbe essere intensa nel range di lunghezze d&#39;onda 700-900 nm. Spectra prelevato dalla regione corrispondente alla parete capillare interna dovrebbe mostrare forti oscillazioni dovute alla presenza dei modi cilindrici galleria acustica (WGMS), questo è il secondo-a-ultima requisito di un sensore rifrattometrico successo. <ol><li> Alcuni campioni possono avere un brillante fluorescenza rossa una volta al giorno, ma oscillazioni WGM mancanza nello spettro. Questa è un&#39;indicazione del film QD rotto o delaminato dalla parete capillare, che distrugge le risonanze ottiche. Eliminare capillari senza WGMS. A questo punto, solo l&#39;(tipicamente small) frazione di campioni che soddisfano i requisiti del sensore rimangono. Vi è un test finale da eseguire. </li></ol></li><li> Analisi rifrattometrico Attaccare il candidato capillari di polietilene, Tygon, teflon o altri tubi chimicamente compatibili con le soluzioni destinate analiti cui diametro interno deve essere leggermente maggiore del diametro esterno capillare. La scelta del tubo deve essere fatta in modo da non reagire con le soluzioni da pompare nel capillare. <ol><li> Utilizzare un buon adesivo per fissare il capillare di vetro per il tubo, altrimenti il ​​tubo capillare-interfaccia perdite. Abbiamo successo abbastanza buono con Norland NOA-76 o gel adesivo Mascot immediata. La scelta del collante dipende dalla sua adesione al vetro e il tubo capillare, e la mancanza di reazione con i fluidi di canale. Fare attenzione per evitare che il collante di penetrare nel canale capillare e bloccarlo. </li><li> Interfaccia il tubotramite una siringa ad un sistema micropumping. Composti con noti indici di rifrazione, come metanolo, etanolo, acqua e può essere usato per determinare la sensibilità rifrattometrico del dispositivo. Questo è il test finale di un sensore di successo. Pompare ciascun fluido, una alla volta, nel capillare, facendo attenzione a non far scoppiare la guarnizione adesiva tra il capillare e il tubo (figura 2c). </li><li> Raccogliere spettri con ciascun liquido all&#39;interno del capillare. Utilizzare un analizzatore nel percorso della luce per distinguere tra TE-polarizzati WGMS (parallela all&#39;asse analizzatore per capillarità) e TM-polarizzati WGMS (perpendicolare analizzatore capillare asse). Ci dovrebbe essere uno spostamento della lunghezza d&#39;onda delle risonanze WGM, sia TE o TM, con ogni diversa soluzione nel capillare. Se non vi è alcun cambiamento osservabile, il quantum dot-film è troppo spessa e le WGMS non sufficientemente campionare il mezzo canale. In campioni successo osserviamo sensibilità tipicamente tra 5 e 15 nmsoluzione per indice di rifrazione unità (RIU). Quasi tutti i campioni che fanno WGMS mostrano dare prova di una sensibilità misurabile, ma in genere solo una piccola frazione del preparato capillari mostrerà WGMS. </li></ol></li></ol> 4. Analisi dei dati <ol><li> Come ottenere gli spettri di fluorescenza Prendete uno spettro della fluorescenza del campione. Per applicazioni biosensori, la superficie del canale deve prima essere funzionalizzata per analiti specifici. La superficie della pellicola è essenzialmente QD silice, tante ricette modificazione superficiale esistono. Indipendentemente dall&#39;applicazione, il passo finale è l&#39;elaborazione e analisi dei dati. <ol><li> Il raggiungimento di limiti di rilevabilità bassi richiede la misurazione di piccole variazioni spettrali-idealmente la &quot;risoluzione shift&quot; dovrebbe essere significativamente più piccola della risoluzione dello spettrometro nominale o pece. La cura deve essere esercitata nel trattamento spettrale a causa di questo. In particolare, il numero di immagini spettrometros lo spettro non può essere proiettata perfettamente orizzontale sul CCD; quindi se, tra analisi, l&#39;immagine campione scivola verticalmente sulla fenditura, falsi spostamenti spettrali possono essere ottenuti. Utilizzare qualunque mezzo necessario per garantire che ciò non avvenga, ad esempio, utilizzare una calibrazione standard per determinare l&#39;angolo dello spettro proiettata e correggere per esso, minimizzare la deriva del campione, e in modo che gli stessi pixel CCD sono utilizzati per ottenere tutti gli spettri . Un&#39;immagine spettrale esempio è mostrato in figura 3, dove la modalità appaiono come forti oscillazioni in posizioni corrispondenti alle pareti del canale. Utilizzare un codice di Mathematica computer (o che cosa il vostro gruppo preferisce) per importare le immagini spettrali, in uscita i dati spettrali, 1D ed eseguire curve fitting e analisi di Fourier dei turni WGM, come descritto di seguito. </li></ol></li><li> Raccordo curva di taratura determinare la lunghezza d&#39;onda WGM picco per misurare spostamenti spettrali piccoli a causa analiti in il canale FCM. Montare un unico modo a una funzione che descrive la forma spettrale - questo è un modo comune per ottenere la posizione di picco. Nel caso ideale, questa sarà una funzione Lorentz (con la corretta conversione da lunghezza d&#39;onda per unità di frequenza tramite δλ = │-cδf / f 2 │ dove c è la velocità della luce): <img src="/files/ftp_upload/50256/50256eq1.jpg" alt="Equazione 1" fo:content-width="2in" fo:src="/files/ftp_upload/50256/50256eq1highres.jpg" /> In Eq. 1, A è un parametro di scala ed f 0 è la frequenza centrale. Purtroppo, FCM non sono un caso ideale. <ol><li> In cavità cilindriche le WGMS sono inclinate verso frequenze più elevate, dovute probabilmente allo sviluppo di risonanze spirale (WGMS con un non-zero componente assiale del vettore d&#39;onda). 15 Lorentzian adatta quindi eseguire male per la determinazione della posizione di picco. Purtroppo, non c&#39;è esima funzionesi adatta ad una distribuzione di Lorentzians sovrapposte dalle WGMS spirale. Nel lavoro precedente 16 abbiamo suggerito che una distorta Lorentziana 17 darebbe una migliore vestibilità: <img src="/files/ftp_upload/50256/50256eq2.jpg" alt="Equazione 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50256/50256eq2highres.jpg" /> Qui, A e B sono parametri inclinazione. Come visibile in figura 4, Eq. 2 dà una misura migliore per i dati che l&#39;eq. 1, ma purtroppo non ha alcuna base fisica nella teoria della WGMS. </li></ol></li><li> Analisi di Fourier spostamento alternativa, i dati possono essere elaborati usando un trasformata discreta di Fourier, e quella corrispondente spostamenti misurata dallo spettro di Fourier. Questo metodo sfrutta la periodicità di tutto lo spettro, anziché utilizzare un unico WGM arbitraria. Non misura la posizione picco di lunghezza d&#39;onda, ma piuttosto un cambiamento misura complessivadi uno spettro WGM determinata rispetto ad uno spettro di riferimento arbitrario. <ol><li> Utilizzare la differenza di fase Δφ per l&#39;alta potenza componente di Fourier che corrisponde alla oscillazione WGM principale spettrale per ottenere lo spostamento spettrale. Questo corrisponde ad uno spostamento reale frequenza WGM di: Af = Δφ (f max - min f) / (2πk), dove f f min e max sono la minima e massima frequenza negli spettri. Tuttavia, molte informazioni possono essere scartata se solo il componente principale è utilizzata, in più, problemi di troncamento può rendere difficile determinare quale componente è la principale. Spesso, i migliori risultati richiedono alcuni tentativi ed errori quali componenti di Fourier per selezionare. </li><li> Il teorema spostamento invece utilizza tutti i componenti di Fourier. Di conseguenza, per uno spostamento puro, ciascun componente viene spostato proporzionale k (con kè il numero dei componenti). In altre parole, δφ k = mk, dove il m proporzionalità è una misura dello spostamento reale. Lo spostamento di frequenza totale è quindi dato da: Af = m (f max - min f) / (2π). Ciò richiede m da richiedere un adattamento lineare alle differenze di fase ΔΦ k per alcuni o tutti i componenti di Fourier. </li><li> Per i dati reali, la relazione lineare ΔΦ k = mk dovrà incertezza dovuta al segnale di rumore e lo sfondo, che può avere un effetto significativo nelle componenti a basso consumo di Fourier. Pertanto, si consiglia una pesata lineare, in cui il peso di ciascun componente è proporzionale alla sua potenza, al fine di ottenere l&#39;inclinazione della ΔΦ k vs k grafico. Lo spettro può essere filtrato intorno al componente principale prima del montaggio, rimuovere entrambe le alte frequenze (nfrequenze oise) e bassa (disaccoppiato fluorescenza di fondo). La frequenza sposta dalla Eq. 4 sono poi convertite in unità di lunghezza d&#39;onda. </li><li> A differenza del caso di montaggio di curva, una WGM &quot;lunghezza d&#39;onda&quot; non è ottenuto, ma invece uno spostamento di lunghezza d&#39;onda è misurata sull&#39;intero spettro rispetto ad uno spettro di riferimento arbitrario. La procedura viene ripetuta per ogni spettro da analizzare. I passaggi di questa procedura sono i seguenti: <ol><li> Convertire gli spettri in unità di frequenza per garantire un costante intervallo libero spettrale. </li><li> Scegliere il set di dati di riferimento (vale a dire il primo WGM spettro di fluorescenza) da cui tutti i turni saranno misurati. </li><li> Interpolare la spettri di ottenere una spaziatura uniforme frequenza 18. </li><li> Eseguire una trasformata discreta di Fourier per ottenere i componenti di potenza e la fase di ogni spettro. </li><li> Trova le differenze di fase per tutti i componenti di un WGM k determinatospettro per i quali il valore di spostamento è desiderato, rispetto allo spettro di riferimento. </li><li> Trovare lo sfasamento utilizzando la differenza di fase di una componente di Fourier principale solo, o una misura lineare ponderata ai componenti selezionati. Questo darà l&#39;Af sfasamento o δλ tra lo spettro WGM e lo spettro di riferimento. </li><li> Gli errori nei spostamenti spettrali (il limite di rilevamento) può essere misurata raccogliendo spettri ripetuta per l&#39;analita stesso. Un&#39;incertezza nella sensibilità può essere ottenuto dalla errore nei fits lineare ponderata, se vengono utilizzati più componenti. </li></ol></li></ol></li></ol> Ripetere i passaggi 1-7 per ogni analisi. Anche se questa procedura sembra complicata, dopo l&#39;iniziale attuazione la procedura è semplice per automatizzare, in modo che grandi quantità di dati può essere partita trasformata per trovare i turni. Usiamo un codice di Mathematica scritto appositamente for questa procedura, in modo che completi set di dati può essere partita trasformata &quot;con la semplice pressione di un pulsante&quot;. In linea di principio, gli spostamenti spettrali possono anche calcolato &quot;dal vivo&quot;, anche se non abbiamo ancora fatto.

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	<li>Mairhofer, J., Roppert, K., Ertl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+Systems+for+Pathogen+Sensing.">Microfluidic Systems for Pathogen Sensing.</a> A Review. Sensors. 9, 4804-4823 (2009).</li><li>Jokerst, J. J., Emory, J. M., Henry, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+microfluidics+for+environmental+analysis.">Advances in microfluidics for environmental analysis.</a> Analyst. 137, 24-34 (2012).</li><li>Neethirajan, N., Kobayashi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+for+food,+agriculture+and+biosystems+industries.">Microfluidics for food, agriculture and biosystems industries.</a> Lab on a Chip. 11, 1574-1586 (2011).</li><li>Amarie, D., Alileche, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+Devices+Integrating+Microcavity+Surface-Plasmon-Resonance+Sensors:+Glucose+Oxidase+Binding-Activity+Detection.">Microfluidic Devices Integrating Microcavity Surface-Plasmon-Resonance Sensors: Glucose Oxidase Binding-Activity Detection.</a> Analytical Chemistry. 82, 343-352 (2010).</li><li>Vollmer, F., Arnold, S., Keng, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+virus+detection+from+the+reactive+shift+of+a+whispering-gallery+mode.">Single virus detection from the reactive shift of a whispering-gallery mode.</a> PNAS. 105, 20701-20704 (2008).</li><li>Armani, A. M., Kulkarni, R. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Molecule+Detection+with+Optical+Microcavities.">Single-Molecule Detection with Optical Microcavities.</a> Science. 317, 783-787 (2007).</li><li>Arnold, S., Shopova, I., Holler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering+gallery+mode+bio-sensor+for+label-free+detection+of+single+molecules:+thermo-optic+vs.+reactive+mechanism.">Whispering gallery mode bio-sensor for label-free detection of single molecules: thermo-optic vs. reactive mechanism.</a> Optics Express. 18, 281-287 (2009).</li><li>Vollmer, F., Braun, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity.">Protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Applied Physics Letters. 80, 4057-4059 (2002).</li><li>Rayleigh, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+problem+of+the+whispering+gallery.">The problem of the whispering gallery.</a> Philosophical Magazine. 20, 115-120 (1910).</li><li>White, I. M., Oveys, H., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid-core+optical+ring-resonator+sensors.">Liquid-core optical ring-resonator sensors.</a> Optics Letters. 9, 1319-1321 (2006).</li><li>Rodriguez, J. R., Bianucci, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering+gallery+modes+in+hollow+cylindrical+microcavities+containing+silicon+nanocrystals.">Whispering gallery modes in hollow cylindrical microcavities containing silicon nanocrystals.</a> Applied Physics Letters. 92, 131119 (2008).</li><li>Bianucci, P., Rodriguez, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering+gallery+modes+in+silicon+nanocrystal+coated+microcavities.">Whispering gallery modes in silicon nanocrystal coated microcavities.</a> Physica Status Solidi A. 206, 965 (2009).</li><li>Hessel, C. M., Henderson, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+Silsesquioxane:+A+Molecular+Precursor+for+Nanocrystalline+Si-SiO2+Composites+and+Freestanding+Hydride-Surface-Terminated+Silicon+Nanoparticles.">Hydrogen Silsesquioxane: A Molecular Precursor for Nanocrystalline Si-SiO2 Composites and Freestanding Hydride-Surface-Terminated Silicon Nanoparticles.</a> Chemistry of Materials. 18, 6139-6146 (2006).</li><li>Poon, A. W., Chang, R. K., Lock, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spiral+morphology-dependent+resonances+in+an+optical+fiber:+effects+of+fiber+tilt+and+focused+Gaussian+beam+illumination.">Spiral morphology-dependent resonances in an optical fiber: effects of fiber tilt and focused Gaussian beam illumination.</a> Opt. Lett. 23, 1105-1107 (1998).</li><li>Silverstone, J. W., McFarlane, S., Manchee, C. P. K., Meldrum, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultimate+resolution+for+sensing+with+microcavities.">Ultimate resolution for sensing with microcavities.</a> Optics Express. 20, 8284-8295 (2012).</li><li>Stancik, A. L., Brauns, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+asymmetric+lineshape+for+fitting+infrared+absorption+spectra.">A simple asymmetric lineshape for fitting infrared absorption spectra.</a> Vibrational Spectroscopy. 47, 66-69 (2008).</li><li>Lomb, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Least-squares+frequency+analysis+of+unequally+spaced+data.">Least-squares frequency analysis of unequally spaced data.</a> Astrophysics and Space Science. 39, 447-462 (1976).</li><li>Scott, R. P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+thermodynamic+properties+of+methanol-water+association+and+its+effect+on+solute+retention+in+liquid+chromatography.">The thermodynamic properties of methanol-water association and its effect on solute retention in liquid chromatography.</a> Analyst. 125, 1543-1547 (2000).</li><li>Manchee, C. P. K., Zamora, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Refractometric+sensing+with+fluorescent-core+microcavities.">Refractometric sensing with fluorescent-core microcavities.</a> Optics Express. 19, 21540-21551 (2011).</li><li>Teraoka, I., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+Sensitivity+of+a+Whispering+Gallery+Mode+Microsphere+Sensor+by+a+High-Refractive+Index+Surface.">Enhancing Sensitivity of a Whispering Gallery Mode Microsphere Sensor by a High-Refractive Index Surface.</a> Layer. J. Opt. Soc. Am. B. 23, 1434-1441 (2006).</li><li>Huang, G., Bolanos Quinones, V. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rolled-up+optical+microcavities+with+subwavelength+wall+thicknesses+for+enhanced+liquid+sensing+applications.">Rolled-up optical microcavities with subwavelength wall thicknesses for enhanced liquid sensing applications.</a> ACS Nano. 4, 3123-3130 (2010).</li><li>Fan, X. D., White, I. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+novel+integrated+optical+ring+resonator+bio/chemical+sensors.">Overview of novel integrated optical ring resonator bio/chemical sensors.</a> Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). 6452, M4520-M4520 (2007).</li><li>White, I. M., Zhu, , et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Refractometric+sensors+for+lab-on-a-chip+based+on+optical+ring+resonators.">Refractometric sensors for lab-on-a-chip based on optical ring resonators.</a> IEEE Sensors J. 7, 28-35 (2007).</li><li>Li, H., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+sensing+capability+of+optofluidic+ring+resonator+biosensors.">Characterization of sensing capability of optofluidic ring resonator biosensors.</a> Applied Physics Letters. 97, 011105 (2010).</li><li>Zamora, V., D&#237;ez, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Refractometric+sensor+based+on+whispering+gallery+modes+of+thin+capillaries.">Refractometric sensor based on whispering gallery modes of thin capillaries.</a> Optics Express. 15, 12011-12016 (2007).</li><li>Suter, J. D., White, I. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+quantitative+DNA+detection+using+the+liquid+core+optical+ring+resonator.">Label-free quantitative DNA detection using the liquid core optical ring resonator.</a> Biosensors and Bioelectronics. 23, 1003-1009 (2008).</li><li>White, I. M., Oveys, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+multiplexed+biosensors+based+on+liquid+core+optical+ring+resonators+and+antiresonant+reflecting+optical+waveguides.">Integrated multiplexed biosensors based on liquid core optical ring resonators and antiresonant reflecting optical waveguides.</a> Applied Physics Letters. 89, 191106 (2006).</li><li>Yang, G., White, I. M., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+opto-fluidic+ring+resonator+biosensor+for+the+detection+of+organophosphorus+pesticides.">An opto-fluidic ring resonator biosensor for the detection of organophosphorus pesticides.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 133, 105-112 (2008).</li><li>Zhu, H., Dale, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+and+Label-Free+Detection+of+Breast+Cancer+Biomarker+CA15-3+in+Clinical+Human+Serum+Samples+with+Optofluidic+Ring+Resonator+Sensors.">Rapid and Label-Free Detection of Breast Cancer Biomarker CA15-3 in Clinical Human Serum Samples with Optofluidic Ring Resonator Sensors.</a> Anal. Chem. 81, 9858-9865 (2009).</li><li>Redding, B., Marchena, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+raised-microdisk+whispering-gallery-mode+characterization+techniques.">Comparison of raised-microdisk whispering-gallery-mode characterization techniques.</a> Optics Letters. 35, 998-1000 (2010).</li></ol>

Non abbiamo nulla da rivelare.

Fluorescente-core microcavità possono essere utilizzati come sensori rifrattometrici. Mentre ci sono esempi isolati di &quot;arrotolate&quot; microtubi che potrebbero agire come sensori microfluidici, rispetto al 22 microtubi, capillari sarà più facile da integrare in configurazioni microfluidica e hanno notevoli vantaggi pratici, in quanto sono facilmente manipolati e semplice interfaccia con un&#39;analisi installazione. Con metodi tradizionali di analisi di Fourier, spostamenti di lunghezza d&#39;onda c...

Sistemi sensori chimici che richiedono solo piccoli volumi di campione e che possono essere incorporati in dispositivi portatili o sul campo operabile potrebbe portare allo sviluppo di una vasta gamma di nuove tecnologie. Tali tecnologie potrebbero includere diagnosi dei campi per le malattie e agenti patogeni, 1, 2 contaminanti ambientali e della sicurezza alimentare. 3 tecnologie diverse sono attivamente esplorato per sensori chimici microfluidica, con i dispositivi basati sulla fisica della risonanza plasmonica di superficie (SPR), tra i più avanzati. 4 Questi sensori sono ora in grado di rilevare molte biomolecole specifiche e hanno raggiunto il successo commerciale, anche se principalmente su larga scala apparecchiature di laboratorio 5. In anni recenti, microcavità ottiche sono aumentati di competere con sistemi basati su SPR. Microcavità può essere incredibilmente sensibile, con dimostrata capacità di rilevare virus singole 6 e forse anche di singole biomolecole <sup&gt; 7 (quest&#39;ultimo rimane oggetto di dibattito, 8 ma non vi è dubbio che i limiti di massa di rilevazione sono piccole 9). In microcavità, il meccanismo di rilevamento si basa su variazioni delle risonanze ottici causati dalla presenza di un analita nel profilo del campo elettrico della risonanza. Tipicamente, un determinato analita causerà la risonanza di cambiare in in frequenza centrale, la visibilità, o linewidth. Come per i sistemi SPR, microcavità può agire come sensori rifrattometrici non specifici, o come biosensori funzionalizzati per un&#39;analisi specifica. Microstrutture dielettrici con una sezione circolare (ad esempio microsfere, dischi, o cilindri) sono caratterizzati da risonanze elettromagnetiche conosciute come le modalità galleria acustica, o WGMS, termine che risale alle indagini Lord Rayleigh di effetti acustici analoghi 10. Sostanza, un WGM ottico si verifica quando un&#39;onda circumnaviga trasversale circolare sezione di riflessione interna totale, e ritorna al suo punto di partenza in fase. Un esempio di risonanza elettromagnetica dei microsfere di silice è illustrato in Figura 1a. Questa risonanza è caratterizzato da uno massimo nella direzione radiale (n = 1), mentre un totale di 53 lunghezze d&#39;onda adatta intorno all&#39;equatore (L = 53), solo alcune delle quali sono mostrate. La parte evanescente dell&#39;intensità del campo si estende nel mezzo fuori del contorno sfera, quindi la WGM microsfere può percepire il mezzo esterno. Capillari sono un esempio particolarmente interessante di WGM basata sensore. In un capillare, WGMS cilindrici possono formare intorno alla sezione trasversale circolare, simile al caso di una sfera. Se la parete capillare è molto sottile, una parte del campo elettromagnetico si estende nel canale capillare (Figura 1b). Così, un capillare può essere un sensore microfluidica per analiti iniettati nel canale. Questo è il basis di funzionamento dell&#39;anello cuore liquido risonatore ottico (LCORR) 11. LCORRs invocare l&#39;accoppiamento evanescente di luce da una sorgente laser sintonizzabile precisione per sondare i WGMS. Un aspetto importante del LCORR è che le pareti dei capillari deve essere sottile (~ 1 micron) per assicurare che i campioni modalità mezzo canale. Questo pone qualche difficoltà sulla loro fabbricazione e li fa essere meccanicamente fragile. Nel nostro lavoro, abbiamo sviluppato una struttura alternativa che noi chiamiamo una microcavità fluorescente nucleo (FCM). 12,13 Per formare un FCM, abbiamo rivestire le pareti del canale di un capillare con un alto indice di rifrazione fluoroforo (in particolare, uno strato di ossido di silicio integrati punti quantici). L&#39;alto indice del film è necessario per limitare la radiazione emessa, così costruendo le WGMS (figura 1c). In contrasto con la LCORR, in un FCM le modalità appaiono come acuto massimi in uno spettro di fluorescenza emessa. Lo spessore delfilm è di fondamentale importanza, se è troppo spesso la WGM non provare il mezzo nel canale capillare, e se è troppo sottile il confinamento ottico viene persa e le WGMS si indeboliscono. Pertanto, la realizzazione di un FCM è un processo difficile, che richiede un&#39;attenta preparazione. Questo è il tema principale della carta corrente.

<table border="1"><tbody><tr><td> Tabella dei materiali </td><td> Azienda </td><td> Catalogare # </td><td> Commenti </td></tr><tr><td> silice microcapillari </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> microbore tubi flessibili </td><td></td><td></td><td> polietilene, Tygon, etc </td></tr><tr><td> adesivo </td><td> Mascot, Norland NOA </td><td></td><td></td></tr><tr><td> HSQ disciolto in MIBK </td><td></td><td></td><td> es., Fox-15 </td></tr><tr><td> metanolo </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> etanolo </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> acqua distillata </td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table> Tabella 1. Elenco dei materiali utilizzati.

synthesis and operation of fluorescent-core microcavities for refractometric sensing

Questo articolo discute fluorescenti principali microcavità basate su sensori in grado di operare in una configurazione di analisi microfluidica. Queste strutture si basano sulla formazione di una fluorescente quantum-dot (QD) rivestimento sulla superficie di un canale microcapillare convenzionale. QD di silicio sono particolarmente attraenti per questa applicazione, in parte a causa della loro tossicità trascurabile rispetto al II-VI e II-VI QD composti, che sono legislativamente sostanze controllate in molti paesi. Mentre lo spettro di emissione insieme è ampia e piatta, un Si-QD pellicola sulla parete di un canale capillare caratteristiche una serie di taglienti, picchi stretti nello spettro di fluorescenza, corrispondenti alle risonanze elettromagnetiche di luce intrappolata all&#39;interno del film. La lunghezza d&#39;onda di picco di queste risonanze è sensibile al mezzo esterno, permettendo così al dispositivo di funzionare come un sensore rifrattometrico in cui i QDs mai entrare in contatto fisico con l&#39;analita. Il sperimentalemetodi associati con la fabbricazione del fluorescente-core microcapillari sono discussi in dettaglio, così come i metodi di analisi. Infine, viene effettuato un confronto tra queste strutture e le più ampiamente studiati liquido-core risonatori ottici ad anello, in termini di capacità di rilevamento microfluidica.

Piccole deviazioni nella procedura di fabbricazione capillare può portare a cambiamenti significativi nel tasso di successo del campione. Nella Figura 5 (ad), mostriamo esempi rappresentativi di fallito capillari così come un successo. Generalmente, l&#39;indicazione visiva di un campione di successo è una fluorescenza rossa combinata con una elevata intensità le pareti dei capillari e un interno featureless. Lo spettro di fluorescenza indica anche chiaramente la differenza tra successo e fallimento...

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Synthesis and Operation of Fluorescent-core Microcavities for Refractometric Sensing

Fluorescente-core sensori microcavità impiegano un alto indice di quantum dot-rivestimento nel canale di silice microcapillari. Variazioni dell&#39;indice di rifrazione di fluidi pompati nel canale capillare causa sposta nello spettro di fluorescenza microcavità che può essere utilizzato per analizzare il mezzo canale.

Sintesi e funzionamento del fluorescente-core microcavità per il Rilevamento rifrattometrico

This paper discusses  fluorescent core microcavity-based sensors that can operate in a microfluidic  analysis setup. These structures are based on the ...

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12.7K Views.  University of Alberta. Fluorescente-core sensori microcavità impiegano un alto indice di quantum dot-rivestimento nel canale di silice microcapillari. Variazioni dell'indice di rifrazione di fluidi pompati nel canale capillare causa sposta nello spettro di fluorescenza microcavità che può essere utilizzato per analizzare il mezzo canale.