氧化锌基光学生物传感器的研究

• 作 者: 蔡霞
• 机 构: 浙江工业大学
• 出 处: 浙江工业大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 表面等离子体共振 敏感膜 氧化锌薄膜 荧光共振能量转移

本文根据表面等离子体共振原理,在分光计基础上自行搭建角度指示型表面等离子共振传感器,主要研究了不同敏感膜系对表面等离子共振传感器灵敏度的影响。实验结果发现当敏感膜为Ag膜时,传感器灵敏度最高,但是其耐受性及耐腐蚀性最差;当敏感膜为Ag+SiO2膜时,传感器灵敏度相对于Ag膜及Cr+Au膜最差,具有较好的耐受性和耐腐蚀性;当敏感膜为Cr+Au膜时,传感器灵敏度在三个膜系结构中居中,但其也具有较好的耐受性和耐腐蚀性。根据以上研究成果,在分光计基础上,采用Cr+Au膜为敏感膜,开发了一套大学物理实验平台——表面等离子体共振实验仪。利用电子束蒸发法在Si(100)衬底上生长纯氧化锌薄膜和1% Al掺杂氧化锌薄膜,研究薄膜的晶体结构、光学性能随生长条件的变化。研究发现当衬底温度为200℃时,氧化锌薄膜c轴取向最好。并且研究了氧化锌薄膜的光致发光光谱,发现氧化锌薄膜光致发光光谱不仅有紫外带边发射,而且还有由于氧空位、锌填隙所引起的深能级发射。在Si(100)衬底上生长1% Al掺杂氧化锌薄膜,当衬底温度为200℃时,发现Al掺杂氧化锌薄膜光致发光光谱,只有紫外带边发射,无深能级发射。采用溶胶-凝胶法在石英衬底上生长氧化锌纳米棒,研究不同热处理温度对氧化锌的晶体结构、微观结构、光学性能的影响。发现当热处理温度为550℃时,氧化锌纳米棒c轴取向最好,并且由SEM图谱发现随着热处理温度的升高,氧化锌薄膜颗粒逐渐由子晶向纳米棒转变,并且颗粒的排列更加有序,颗粒大小更加的均一。但是该氧化锌薄膜的光致发光光谱有很强的深能级发射。最后,在充分了解与熟悉倏逝波原理的基础上,利用荧光光谱仪搭建氧化锌生物传感器系统,研究荧光共振能量转移现象。选用蓝色荧光蛋白—绿色荧光蛋白对作为荧光共振能量转移的供体—受体对,在Al掺杂氧化锌薄膜的基础上研究荧光共振能量转移现象。实验结果表明,Al掺杂氧化锌薄膜光致发光有可能参与激发荧光蛋白对,从而实现共振能量转移。