芯片上的实验室光学生物传感器平台:一个微环共振器与近红外里埃变换谱仪集成
Optics letters
|October 13, 2023
概括
这项研究介绍了一种新的近红外光学生物传感器在芯片上. 它集成了微环共振器 (MRR) 和光谱仪,可以在没有外部设备的情况下进行敏感检测.
科学领域:
- 光子学是指光子学的使用方法.
- 纳米技术纳米技术
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 光学生物传感器对于检测生物和化学分析剂至关重要.
- 现有的系统往往需要庞大的外部设备,限制可移植性和增加成本.
- 在芯片上集成传感和光谱分析组件是小型化的关键目标.
研究的目的:
- 设计和演示一个实验室在芯片上的光学生物传感器平台.
- 在在绝缘体 (SOI) 晶圆上单体集成微环共振器 (MRR) 生物传感器和光谱仪.
- 为了消除对外部光谱分析仪的需求.
主要方法:
- 在SOI晶圆上制造一个对称的添加滴滴MRR生物传感器.
- 在同一芯片上集成一个空间异质里叶变换光谱仪 (SHFTS).
- 描述MRR的自由光谱范围 (FSR) 和批量灵敏度.
- 使用集成的SHFTS重建共振峰值,并确定光谱分辨率和带宽.
主要成果:
- 该MRR生物传感器的自由光谱范围 (FSR) 约为19纳米.
- 生物传感器表现出大约73nm/RIU的批量灵敏度.
- 集成的SHFTS在50纳米带宽上实现了大约3.1纳米的光谱分辨率.
- 该平台实现了0.042 RIU的检测极限 (LOD).
结论:
- 开发的lab-on-a-chip平台成功地将MRR传感与芯片上的光谱分析集成在一起.
- 这种单体集成显著简化了生物传感系统,消除了对外部光谱仪的需求.
- 实现的检测极限证明了这个平台在敏感和便携式生物传感应用中的潜力.
