 Исследователи в Сингапуре разработали «оптофлюидные» датчики на основе волокон для измерения свойств крошечного количества жидкости. Новая технология увеличивает чувствительность измерений и делает их менее дорогими для изучения свойств жидкости исследователями и клиницистами.
В технологии используется фотонное кристаллическое волокно (PCF) - оптическое волокно, в котором воздушные каналы окружают центральное ядро, вдоль которого проходит свет. Эти воздушные каналы допускают интеграцию элементов, которые обеспечивают волокна дополнительными свойствами. В число таких элементов часто входит микроэлектроника и полупроводниковые приборы. Совместная группа исследователей из технологического университета Наньян (NTU) и A*STAR (Агентство по науке, технологиям и исследованиям) и Института инфокоммуникационных исследований (I2R) сосредоточилась на разработке микрофлюидных устройств, в которых воздушные каналы заполнены жидкостью.
Свойства жидкости могут быть измерены путем анализа степени, в которой свет изменяет свое направление или преломляется, когда он проходит через жидкость. При заполнении каналов в PCF с жидкостью, ученые могут использовать свет в волокне для измерения свойства этой жидкости. PCF каналы настолько малы, что для измерения достаточно триллионной миллилитра жидкости.
Команда NTU и I2R ранее использовала этот подход для разработки температурного датчика. Исследователи заполняли один канал стержнеподобным жидким кристаллом, изменяющим свои свойства при нагревании. Полученные изменения в преломлении света, проходящего через него, могут быть измерены для определения температуры.
Они также разработали биологический датчик, который обнаруживает связывание двух молекул в растворе. Способность обнаружения подобных биологических взаимодействий в жидкостях с небольшим объемом может иметь важное значение для научных исследований и медицинской диагностики.
Последняя работа исследовательской группы улучшает предыдущую технологию, в которой были добавлены жидкости каналов, которые проходят вдоль волокна. В новом подходе исследователи добавили жидкость в поперечный микроканале, проходящий через кристаллические волокна и пересекающий его ядро. Это позволяет максимизировать взаимодействие между светом и жидкостью.
Новый дизайн очень чувствителен к изменениям в преломлении света. Кроме того, легче очистить жидкость с нового поперечного канала, чем из каналов, которые проходят вдоль волокна - что облегчает повторное использование устройства.
Исследователи намерены и дальше улучшать технологию, включив в нее оптическую антенну, которая будет способствовать дальнейшему увеличению ее чувствительности к изменениям в свете.
|
