Terahertz Sensing microfluidici Utilizzando un parallelo-piastra sensore guida d'onda

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'onda a cristallo fotonico ^3, asimmetrici split-risonatori ad anello ^4, e strutture band gap fotoniche integrate in parallelo alla piastra guide d'onda ^5. Molti di questi disegni sono basati su risonatori ottici quali anellio cavità. Le frequenze di risonanza di queste strutture dipendono l'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'onda a piatti paralleli ^6,7. Una scanalatura rettangolare lavorato in uno dell'orologio funziona come una cavità risonante (figure 1 e 2). Quando la radiazione terahertz è accoppiata nella guida d'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'incorporazione di scanalature multiple ^10. In questo video si descrivono nostra procedura sperimentale completo, dal progetto del sensore per l'analisi dei dati e la determinazione dell'indice di rifrazione del campione.