Refractometricセンシング用蛍光コアマイクロキャビティの合成と操作

わずかなサンプル量を必要とし、ハンドヘルドまたは現場操作可能な機器に組み込むことができ、その化学センシングシステムは、新技術の広い範囲の開発につながる可能性がある。このような技術は、病気や病原体^、1環境汚染物質^、2および食品安全のためのフィールド診断を含めることができます^。3いくつかの技術を積極的に最先端の間で表面プラズモン共鳴（SPR）の物理学に基づいてデバイスと、マイクロ流体化学センサーのために検討されています。 ⁴これらのセンサは、主に大規模な実験装置などが、今では多くの特定の生体分子を検出することが可能であり、商業的な成功を達成している^。5

近年、光マイクロキャビティは、SPRベースのシステムと競合する上昇している。マイクロキャビティは、単一のウイルス⁶そしておそらく単一生体分子を検出するための実証された能力で、驚くほど敏感になることができます<s（後者は、質量検出限界は⁹小であることは疑う余地がありませんしかし^、8、いくつかの議論の対象のまま）7>まで。マイクロキャビティにおいて、検出機構は共振の電界プロファイル内の分析物の存在に起因する光学共振の変化に依存しています。一般に、与えられた検体は、中心周波数、可視性、または線幅での変化に対する共振が発生します。 SPRのシステムと同様に、マイクロキャビティは非特異refractometricセンサーとして、あるいは特定の分析のために官能化されたバイオセンサーとして機能することができます。

円形断面（ 例えばマイクロスフェア、ディスクまたはシリンダー）を有する誘電体微細ウィスパリングギャラリーモード、またはWGMsとして知られる電磁共鳴によって特徴付けられ、類似した音響効果のレイリー卿の調査にまで遡る用語。基本的に^10、光WGM波が円形断面sをcircumnavigatesときに発生します内部全反射し、位相で、その出発点に戻りによってECTION。シリカ微小球の電磁共鳴の例を図1aに示されている。この共鳴は、赤道付近のフィット53波長（L = 53）が示されているそのうちのいくつかだけの合計ながら、半径方向に最大1（n = 1）とすることを特徴とする。電界強度のエバネッセント部分が球体の境界の外培地内に延び、従って、マイクロスフェアWGMは外部媒体を感知することができる。

毛細血管はWGMベースのセンサの特に興味深い例です。毛細血管では、円筒形WGMsは球の場合と同様、円形断面の周囲に形成することができます。毛細血管壁が非常に薄い場合には、電磁界の一部は、毛細管チャネル（ 図1b）に延びている。このように、キャピラリーはチャネル内に注入検体のためのマイクロ流体センサとすることができる。これはbです共振液体コア光リングの動作ASIS（LCORR）が¹¹ LCORRsはWGMsを調べるために精密な同調可能レーザ光 ​​源からの光のエバネッセント結合に依存しています。 LCORRの重要な側面は、毛細血管壁がそのモードのサンプルは、チャネルの中程度確保するために（〜1μm）を薄くしなければならないということです。これは、それらの製造上のいくつかの困難を配置し、それらを機械的に脆弱であることが原因。

私たちの仕事では、我々は、蛍光コアマイクロキャビティ（FCM）を呼び出す別の構造を開発しました^。12,13 FCMを形成するために、我々のコート高屈折フルオロフォア（具体的には、の層で毛細血管のチャネル壁酸化物が埋め込まれたシリコン量子ドット）。フィルムの高屈折することにより、WGMs（ 図1c）を構築し、放出される放射線を閉じ込めるために必要です。 LCORRとは対照的に、FCMで、モードが発せられた蛍光スペクトルに鋭い最大値として表示されます。の厚さフィルムは非常に重要であり、それが厚すぎるWGMは毛管チャネル媒体をサンプリングしない、それが薄すぎると光閉じ込めが失われ、WGMsが弱くなっています。したがって、FCMの製造は、入念な準備を必要とする困難なプロセスです。これは、現在の論文の主要なトピックである。