Brytningsindeks (RI) sensing er en kraftig noninvasive og label-fri sensing teknikk for identifisering, deteksjon og overvåking av microfluidic prøver med et bredt spekter av mulige sensor design som interferometre og resonatorer ^1,2. Fleste av de eksisterende RI sensing applikasjoner fokusere på biologiske materialer i vandige oppløsninger i synlige og IR frekvenser, for eksempel DNA-hybridisering og genomsekvensering. På terahertz frekvenser, bruksområder er kvalitetskontroll, overvåking av industrielle prosesser og sensing og deteksjon søknader som involverer upolare stoffer.

Flere potensielle design for brytningsindeks sensorer i terahertz regime eksisterer, inkludert fotoniske krystaller waveguides ^3, asymmetriske split-ring resonatorer ⁴ og fotoniske band gap strukturer integrert i parallell-plate bølgeledere ^5. Mange av disse motiver er basert på optiske resonatorer slik som ringereller hulrom. Resonans frekvenser av disse strukturene er avhengig brytningsindeksen av materialet i eller rundt resonatoren. Ved å overvåke endringer i resonansefrekvensen brytningsindeksen av en prøve kan måles nøyaktig, og dette i sin tur kan brukes til å identifisere et materiale, overvåke kontaminering eller fortynning, osv.

Sensoren motivet vi bruker her er basert på en enkel parallell-plate bølgelederen ^6,7. Et rektangulært spor maskinert inn en face fungerer som en resonanskavitet (figurene 1 og 2). Når terahertz stråling er koplet inn i bølgelederen og forplanter i laveste-ordens tverrgående-elektrisk (TE _1)-modus, er resultatet en enkelt sterk resonans funksjonen med en avstembar resonansfrekvens som er avhengig av geometrien av sporet ^6,8. Denne rillen kan fylles med upolare flytende microfluidic prøvene som forårsaker et skifte i den observerte resonansfrekvens som avhenger av mengden av liquid i sporet og dens brytningsindeks ^ni.

Vår teknikk har en fordel fremfor andre terahertz teknikker i sin enkelhet, både i fabrikasjon og gjennomføring, siden prosedyren kan utføres med standard laboratorieutstyr uten behov for et rent rom eller noen spesiell fabrikasjon eller eksperimentelle teknikker. Det kan også lett utvides til flerkanals drift ved inkorporering av flere spor ^10. I denne videoen vil vi beskrive vår komplette eksperimentell prosedyre, fra utformingen av sensoren til dataanalyse og bestemmelse av prøven brytningsindeks.