Name: terahertz microfluidic sensing using a parallel-plate waveguide sensor
Uploaded: 2012-08-30T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor at JoVE.com

Questo progetto è stato sostenuto in parte dalla National Science Foundation e dalla Air Force Research Laboratory attraverso il programma CONTATTO.

1. Sensore di progettazione e fabbricazione <ol><li> Progettare una guida d&#39;onda a piatti paralleli, con una o più cavità integrati (o &quot;scanalature&quot;). Vedere le figure 1 e 2. Geometria può essere basata su quanto indicato nella nostre precedenti pubblicazioni 8,9 o appositamente progettati per la particolare applicazione. I seguenti principi generali che guidano sono suggeriti: <ol><li> Spaziatura delle piastre: In questo esperimento una spaziatura delle pi...

<ol>
	<li>Kuswandi, B., Nuriman, ., Huskens, J., Verboom, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+sensing+systems+for+microfluidic+devices:+A+review.">Optical sensing systems for microfluidic devices: A review.</a> Ana. Chim. Acta. 601, 141-155 (2007).</li><li>Zhu, H., White, I. M., Suter, J. D., Zourob, 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=Integrated+refractive+index+optical+ring+resonator+detector+for+capillary+electrophoresis.">Integrated refractive index optical ring resonator detector for capillary electrophoresis.</a> Anal. Chem. 79, 930-937 (2007).</li><li>Kurt, H., Citrin, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupled-resonator+optical+waveguides+for+biochemical+sensing+of+nanoliter+volumes+of+analyte+in+the+terahertz+region.">Coupled-resonator optical waveguides for biochemical sensing of nanoliter volumes of analyte in the terahertz region.</a> Appl. Phys. Lett. 87, 241119 (2005).</li><li>Debus, C., Bolivar, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+selective+surfaces+for+high+sensitivity+terahertz+sensing.">Frequency selective surfaces for high sensitivity terahertz sensing.</a> Appl. Phys. Lett. 91, 184102 (2007).</li><li>Harsha, S. S., Laman, N., Grischkowsky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Q+terahertz+Bragg+rsonances+within+a+metal+parallel+plate+waveguide.">High-Q terahertz Bragg rsonances within a metal parallel plate waveguide.</a> Appl. Phys. Lett. 94, 091118 (2009).</li><li>Mendis, R., Mittleman, D. M. <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+the+lowest-order+transverse-electric+(TE1)+and+transverse-magnetic+(TEM)+modes+of+the+parallel-plate+waveguide+for+terahertz+pulse+applications.">Comparison of the lowest-order transverse-electric (TE1) and transverse-magnetic (TEM) modes of the parallel-plate waveguide for terahertz pulse applications.</a> Optics Express. 17, 14839-14850 (2009).</li><li>Mendis, R., Mittleman, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+the+lowest-order+transverse-electric+(TE1)+mode+of+the+parallel-plate+waveguide+for+THz+pulse+propagation.">An investigation of the lowest-order transverse-electric (TE1) mode of the parallel-plate waveguide for THz pulse propagation.</a> JOSA B. 26, A6-A13 (2009).</li><li>Astley, V., McCracken, B., Mendis, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+rectangular+resonant+cavities+in+terahertz+parallel-plate+waveguides.">Analysis of rectangular resonant cavities in terahertz parallel-plate waveguides.</a> Opt. Lett. 36, 1452 (2011).</li><li>Mendis, R., Astley, V., Liu, J., Mittleman, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+microfluidic+sensor+based+on+a+parallel-plate-waveguide+resonant+cavity.">Terahertz microfluidic sensor based on a parallel-plate-waveguide resonant cavity.</a> Appl. Phys. Lett. 95, 171113 (2009).</li><li>Astley, V., Reichel, K., Jones, J., Mendis, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+multichannel+microfluidic+sensor+based+on+parallel-plate+waveguide+resonant+cavities.">Terahertz multichannel microfluidic sensor based on parallel-plate waveguide resonant cavities.</a> Appl. Phys. Lett. , (2012).</li></ol>

Va osservato che l&#39;indice di rifrazione del liquido in esame viene determinata solo alla frequenza di risonanza della cavità non, su una banda larga. Questo ha alcuni vantaggi distinti. Primo, sebbene le nostre misurazioni hanno fatto uso di una fonte terahertz banda larga per scopi di caratterizzazione, si potrebbe anche costruire un sistema equivalente di rilevamento con una singola frequenza sorgente THz con solo un grado limitato di sintonizzabilità frequenza, un approccio che potrebbe essere molto meno costos...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reagente </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Commenti (opzionale) </td></tr><tr><td> Siringa da 10 microlitri </td><td> Hamilton </td><td> 80314 </td><td> Alta precisione di siringa </td></tr><tr><td> Alcani liquidi </td><td> Acros Organics </td><td></td><td> I campioni per la calibrazione e di prova </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Nessuna attrezzatura specifica è richiesta. Materiali di prova idonei e solventi sono lasciati alla discrezione dello sperimentatore. L&#39;alta precisione siringhe utilizzate in questa procedura sono elencati nella tabella sottostante, ma lo sperimentatore potrebbe usare siringhe di volume diverso o progettazione, comprese siringhe digitali per una maggiore precisione. Gli alcani test utilizzati in questo esperimento sono elencati. </td></tr></tbody></table>

terahertz microfluidic sensing using a parallel-plate waveguide sensor

Indice di rifrazione (RI) è un rilevamento non invasivo potente e privo di etichetta tecnica di rilevamento per la rilevazione di identificazione e monitoraggio dei campioni microfluidici con una vasta gamma di modelli di sensori possibili, come interferometri e 1,2 risonatori. Applicazioni più del RI esistente rilevamento concentrarsi su materiali biologici in soluzioni acquose a frequenze visibili e IR, come ibridazione DNA e sequenziamento del genoma. A frequenze terahertz, applicazioni includono il controllo della qualità, il controllo dei processi industriali e di rilevamento e applicazioni di rilevamento che coinvolgono materiali non polari. Diversi disegni potenziali per sensori indice di rifrazione del regime terahertz esistono, compreso guide d&#39;onda a cristallo fotonico 3, asimmetrici split-risonatori ad anello 4, e strutture band gap fotoniche integrate in parallelo alla piastra guide d&#39;onda 5. Molti di questi disegni sono basati su risonatori ottici quali anellio cavità. Le frequenze di risonanza di queste strutture dipendono l&#39;indice di rifrazione del materiale in o intorno al risonatore. Monitorando i cambiamenti nella frequenza di risonanza di rifrazione di un campione può essere misurata con precisione e questo a sua volta può essere utilizzato per identificare un materiale, monitorare la contaminazione o diluizione, ecc Il design del sensore usiamo qui è basato su una semplice guida d&#39;onda a piatti paralleli 6,7. Una scanalatura rettangolare lavorato in uno dell&#39;orologio funziona come una cavità risonante (figure 1 e 2). Quando la radiazione terahertz è accoppiata nella guida d&#39;onda e si propaga nel ordine più basso-elettrico trasversale (TE 1) modalità, il risultato è un singolo elemento forte risonanza con una frequenza di risonanza sintonizzabile che dipende dalla geometria della scanalatura 6,8. Questo solco può essere riempito con campioni liquidi non polari microfluidici che provocano uno spostamento nella frequenza di risonanza osservata che dipende dalla quantità di liquid nella scanalatura e il suo indice di rifrazione 9. Nostra tecnica ha un vantaggio rispetto altre tecniche terahertz nella sua semplicità, sia nella fabbricazione e attuazione, dato che il procedimento può essere realizzato con apparecchiature di laboratorio standard senza la necessità di una stanza pulita o qualsiasi fabbricazione speciale o tecniche sperimentali. Può anche essere facilmente esteso al funzionamento multicanale tramite l&#39;incorporazione di scanalature multiple 10. In questo video si descrivono nostra procedura sperimentale completo, dal progetto del sensore per l&#39;analisi dei dati e la determinazione dell&#39;indice di rifrazione del campione.

Watch this Scientific Journal Video about Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor at JoVE.com

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

La procedura per l&#39;attuazione di un sensore di indice di rifrazione per frequenze terahertz basato su un scanalata geometria a piatti paralleli guida d&#39;onda è descritto qui. Il metodo fornisce una misura dell&#39;indice di rifrazione di un piccolo volume di liquido attraverso il monitoraggio dello spostamento della frequenza di risonanza della struttura di guida d&#39;onda

Terahertz Sensing microfluidici Utilizzando un parallelo-piastra sensore guida d&#39;onda

Refractive index (RI) sensing is a powerful noninvasive and label-free sensing technique for the identification, detection and monitoring of microfluidic ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

Progettazione, fabbricazione, e Sperimentale Caratterizzazione di plasmoniche Emettitori Terahertz fotoconduttive

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Ricerca

Ingegneria

How to Build a Vacuum Spring-transport Package for Spinning Rotor Gauges

Come costruire un vuoto primavera-trasporto Pacchetto per la filatura rotore Indicatori

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to ...

Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

Fabbricazione di Nanopillar-Based Split Ring risonatori di corrente di spostamento mediata Risonanze a Terahertz metamateriali

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

Femtosecond Laser Filaments for Use in Sub-Diffraction-Limited Imaging and Remote Sensing

Filamenti di Laser a femtosecondi per Imaging Sub Diffraction-Limited e telerilevamento

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode ...

Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

This manuscript presents a protocol to handle, characterize, and image freshly excised human breast tumors using pulsed terahertz imaging and spectroscopy ...

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

Misurazione delle emissioni del numero di particelle reali di guida sub-23metrico utilizzando il sistema portatile di campionamento DownToTen

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future ...

Mechanoluminescent Visualization of Crack Propagation for Joint Evaluation

Visualizzazione meccanoluminescente della propagazione delle cricche per la valutazione congiunta

In this study, methods for the mechanoluminescent (ML) visualization of crack propagation and mechanical behavior to evaluate adhesive joints are ...

Fabrication of a Fabry-P&#233;rot Etalon for Application in Trace-Gas Spectroscopy

Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-P&#233;rot Etalon

Fabbricazione di un Etalon Fabry-Pérot a basso costo, accoppiato in fibra e spaziato in aria

Fabry-P&#233;rot etalons (FPE) have found their way into many applications. In fields such as spectroscopy, telecommunications, and astronomy, FPEs are ...

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes for Capacitive Pressure Sensing

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing (Video) | JoVE 

Elettrodi morbidi basati su canali microfluidici e loro applicazione nel rilevamento capacitivo della pressione

Flexible and stretchable electrodes are essential components in soft artificial sensory systems. Despite recent advances in flexible electronics, most ...

Parallel Active Cantilever Arrays in AFMS to Enable High-Throughput Inspections

Active Probe Atomic Force Microscopy with Quattro-Parallel Cantilever Arrays for High-Throughput Large-Scale Sample Inspection

Author Spotlight: Introduction to Active Probe Atomic Force Microscopy with Quattro-Parallel Cantilever Arrays

An Atomic Force Microscope&#160;(AFM) is&#160;a powerful and versatile tool for nanoscale surface studies to capture 3D topography images of samples. ...