Terahertz détection microfluidique en utilisant un capteur de guide d'ondes à plaques parallèles

Indice de réfraction (RI) est une détection non invasive puissant et sans étiquette technique de détection pour l'identification, la détection et le suivi des échantillons microfluidiques avec une large gamme de modèles de capteurs possibles, tels que les interféromètres et résonateurs ^1,2. La plupart des applications de la RI existants de détection se concentrer sur des matériaux biologiques dans des solutions aqueuses dans les fréquences visibles et IR, telles que l'hybridation de l'ADN et le séquençage du génome. Aux fréquences térahertz, les applications incluent le contrôle qualité, le suivi des procédés industriels et de la détection et des applications de détection impliquant des matériaux non polaires.

Plusieurs conceptions possibles pour les capteurs d'indice de réfraction dans le régime THz existent, notamment des guides d'ondes à cristaux photoniques ^3, asymétriques à anneau fendu résonateurs ⁴ et structures photoniques à bande interdite intégrés dans des guides d'ondes à plaques parallèles ^5. Beaucoup de ces modèles sont basés sur des résonateurs optiques tels que des baguesou cavités. Les fréquences de résonance de ces structures dépendent de l'indice de réfraction du matériau dans ou autour du résonateur. En surveillant les changements de fréquence de résonance de l'indice de réfraction d'un échantillon peut être mesurée avec précision, ce qui à son tour peut être utilisée pour identifier un matériau, suivi de la contamination ou dilution, etc

La conception du capteur que nous utilisons ici est basé sur un simple guide d'ondes à plaques parallèles ^6,7. Une rainure rectangulaire usinée dans un agit visage comme une cavité résonnante (figures 1 et 2). Lorsque le rayonnement térahertz est couplée dans le guide d'onde et se propage dans l'ordre le plus bas transverse électrique (TE ₁₎ mode, le résultat est une caractéristique unique forte résonance avec une fréquence de résonance accordable qui dépend de la géométrie de la rainure de ^6,8. Cette rainure peut être remplie de liquide non polaire échantillons microfluidiques qui provoquent un déplacement de la fréquence de résonance observée qui dépend de la quantité de liqUID dans la rainure et son indice de réfraction ^9.

Notre technique a un avantage sur les autres techniques térahertz dans sa simplicité, à la fois dans la fabrication et la mise en œuvre, car la procédure peut être réalisée avec du matériel de laboratoire standard, sans la nécessité d'une salle blanche ou toute fabrication spéciale ou techniques expérimentales. Il peut également être facilement étendue à fonctionnement multicanal par l'incorporation de plusieurs rainures ^10. Dans cette vidéo, nous allons décrire notre procédure expérimentale complète, de la conception du capteur à l'analyse des données et la détermination de l'indice de réfraction de l'échantillon.