Сингапурские исследователи разработали оптоволоконные "оптофлюидные" датчики для измерения свойств ультрамалых количеств жидкости. Инновационная разработка для учёных и медиков, изучающих свойства жидкостей, обладает более высокой чувствительностью измерений и делает их менее дорогими по сравнению с существующими аналогами.
В технологии используется фотонно-кристаллическое волокно (PCF) - оптическое волокно, в котором центральная световедущая сердцевина окружена воздушными каналами. Эти воздушные каналы позволяют внедрять в волокно элементы, которые модифицируют его свойства, например, металлические или полупроводниковые «нити». В настоящее время совместная группа исследователей из технологического университета Наньяна (NTU) и A*STAR (Агентство по науке, технологиям и исследованиям) Института инфокоммуникационных исследований (I2R) сосредоточена на развитии микрофлюидных устройств, в которых воздушные каналы заполнены жидкостью.
Свойства жидкости могут быть измерены путем анализа направления света - или преломления - при прохождении его через жидкость. При заполнении каналов PCFжидкостью ученые могут использовать излучение, распространяющееся в этом световоде, для измерения характеристик этой жидкости. Каналы PCF настолько малы, что для проведения анализа требуются всего триллионные доли миллилитра.
Команда NTU и I2R ранее использовала данный подход для разработки датчика температуры. Исследователи заполнили один из каналов стержнеподобным жидким кристаллом, изменяющим свои свойства при нагревании. Термоиндуцированное изменение преломления света, проходящего через данное устройство, может быть измерено с целью определения температуры.
Они также разработали биологический датчик, который обнаруживает связывание двух молекул в растворе. Способность обнаруживать такие биологические взаимодействия в небольших объемах жидкости может иметь важное значение для медицинских научных исследований и диагностики.
Последняя работа научного коллектива нацелена на улучшение предшествующих разработок, в которых жидкость вводилась в каналы, проходящие вдоль волокна. В новом типе устройств исследователи предложили вводить жидкость в поперечный микроканал, просверленный через PCF и пересекающий его сердцевину. Такой подход максимизирует интенсивность взаимодействия между светом и жидкостью.
Устройства нового типа очень чувствительны к изменениям показателя преломления жидкости. Кроме того, поперечный канал легче очистить от жидкости, чем каналы, проходящие вдоль световода, что упрощает повторное использование устройства.
Теперь исследователи намерены улучшить технологию дальше, добавив оптическую микроантенну, которая позволит еще больше увеличить чувствительность устройства к изменениям, происходящим со световым лучом.
Источник:
Данная статья основана на материалах, предоставленных технологическим университетом Наньяна.