Sensoriamento terahertz microfluídicos usando um sensor de guia de onda de placas paralelas

Índice de refracção (RI) de detecção não invasiva é um poderoso e etiqueta sem técnica de detecção para a detecção, identificação e controlo de amostras de microfluidicos com uma vasta gama de modelos de sensores interferómetros possíveis, tais como ressoadores e ^1,2. A maioria das aplicações da detecção RI existente concentrar em materiais biológicos em soluções aquosas de frequências visíveis e IR, tais como hibridação de DNA e sequenciamento do genoma. Em freqüências de terahertz, as aplicações incluem o controle de qualidade, acompanhamento de processos industriais e de sensoriamento e aplicações de detecção envolvendo materiais apolares.

Vários projetos potenciais para sensores de índice de refração no regime terahertz existem, incluindo guias de cristal fotônico ^3, assimétricas divisão anel ressonadores ⁴ e estruturas de gap fotônico banda integrados em paralelo placa-guias de onda ^5. Muitos destes modelos são baseados em ressonadores ópticos, tais como anéisou cavidades. As frequências de ressonância dessas estruturas são dependentes do índice de refracção do material em ou em torno do ressonador. Através da monitorização das alterações na frequência de ressonância do índice de refracção de uma amostra pode ser medida com precisão e isto por sua vez pode ser usado para identificar um material, monitorar a contaminação ou diluição, etc

O projeto do sensor que usamos aqui é baseado em um guia de onda de placas paralelas simples ^6,7. A ranhura retangular usinados em um funciona como um cavidade ressonante (Figuras 1 e 2). Quando a radiação terahertz é acoplado ao guia de ondas e propaga-se no ponto mais baixo de ordem transversal modo eléctrico (TE _1), o resultado é um recurso único forte, com uma frequência ressonante sintonizável ressonante que é dependente da geometria da ranhura de ^6,8. Esta ranhura pode ser preenchido com amostras de líquidos não polares microfluidicos que causam uma mudança na frequência de ressonância observado que depende da quantidade de liquid na ranhura e o seu índice de refracção ^9.

A nossa técnica tem uma vantagem sobre as técnicas terahertz outros na sua simplicidade, tanto na fabricação e execução, uma vez que o procedimento pode ser realizado com material de laboratório padrão, sem a necessidade de uma sala de limpeza ou qualquer fabricação especial ou técnicas experimentais. Ele também pode ser facilmente expandido para a operação de múltiplos canais através da incorporação de ranhuras múltiplas ^10. Neste vídeo iremos descrever o nosso procedimento experimental completo, a partir do desenho do sensor para a análise de dados e a determinação do índice de refracção da amostra.