基于光纤液体微腔的回音壁模式及微流传感研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61905165
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

To overcome the scientific problems that whispering gallery mode(WGM ) cavity and the coupler are spatially separated, and the boundary of the liquid cavity is unstable, an in-fiber WGM liquid microcavity is proposed and its microfluidic sensing is studied in this project. It is proposed to use an all-fiber structure integrated a liquid core waveguide and a liquid microcavity, and the device can be applied to many research fields such as biodetection, microfluidic laser sensing, microcavity lasers and cell lasers through establishing a microfluidic channel. The problem that liquid microcavity boundary is instability will be solved using a novel method, i.e. an standard spherical "air-bubble microcavity" creating in fiber cladding is used as a "coat" providing a stable boundary condition for the liquid microcavity, thus the liquid microcavity has more stable mechanical properties. That is the liquid microcavity is formed by filled the bubble microcavity with high refractive index liquid. The fiber liquid core waveguide is fabricated by filling the high refractive index liquid into an in-fiber High-Q microfluidic channels, which is created by femtosecond laser wet etching technology. The excitation and collection of the liquid-cavity’s WGM is realized using the liquid core waveguide under a critical coupling gap between the liquid core coupler and the liquid microcavity. Constructing fiber microfluidic channel, the In-fiber whispering-gallery-mode liquid mricrocavity can be used for optofluidic sensing.
针对光学回音壁微腔与耦合波导的分离结构以及液体微腔边界不稳定的科学难题,本项目提出基于光纤液体微腔的回音壁模式及微流传感研究。拟采用液芯波导与液体微腔的全光纤集成结构,利用液芯波导耦合激发和收集液体微腔的回音壁模式,通过构建光纤内部微流通道使得该器件可应用在生物检测、微流传感、微腔激光以及细胞激光器等众多研究领域。项目采用一种全新思路解决液体微腔边界不稳定难题:利用光纤包层内的标准圆球形“气泡微腔”为液体微腔穿上一个稳定的“外衣”,为液体微腔提供了稳定的边界条件,使液体微腔具备更加稳定的机械性能,即气泡微腔内填充高折射率液体形成液体微腔;通过飞秒激光湿法刻蚀技术在光纤内制备高质量的微流通道,填充高折射率液体实现液芯波导功能;控制临界耦合距离,利用液芯波导耦合激发和收集液体微腔的回音壁模式;通过构建微流通道实现基于光纤液体微腔回音壁模式的微流传感。

结项摘要

该项目支持下,成功搭建了基于氢氧焰、CO2激光和飞秒激光的高质量光纤微腔加工系统,明晰了微纳光纤波导及光纤微腔耦合机理;研制出基于光纤气泡微腔和螺旋微结构光纤的一系列传感器样品,将其成功应用于生物微流传感技术,实验获得特异性IgG 检测,实现0.018nm/(g/mL) 的高灵敏度和4.7 g/mL 的检测限(LOD);此外,优化了传感器结构实现了超高灵敏度的折射率传感器,且传感灵敏度高达为~25546 nm/RIU,并且有效降低了温度、应变引起的波长漂移交叉干扰,该类传感器及系统为光纤生物微流传感技术发展奠定了良好基础。在该项目支持下,申请专利9项且获得9项专利授权;发表SCI期刊论文10篇(中科院JCR二区以上论文8篇);培养博士生1名、硕士研究生4名、博士后1名。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Ultrasensitive refractometer based on helical long-period fiber grating near the dispersion turning point
基于色散转折点附近螺旋长周期光纤光栅的超灵敏折射仪
  • DOI:
    10.1364/ol.456571
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Shen Liu;Min Zhou;Zhe Zhang;zhongyuan Sun;Zhiyong Bai;Yiping Wang
  • 通讯作者:
    Yiping Wang
A Probe-Shaped Sensor With FBG and Fiber-Tip Bubble for Pressure and Temperature Sensing
具有 FBG 和光纤尖端气泡的探针形传感器,用于压力和温度传感
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    PHOTONIC SENSORS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bonan Liu;Junxian Luo;Shen Liu;Yanping Chen;Bo Huang;Changrui Liao;Yiping Wang
  • 通讯作者:
    Yiping Wang
A Fabry-Perot Interferometer with Asymmetrical Tapered-fiber for Improving Strain Sensitivity
用于提高应变灵敏度的非对称锥形光纤法布里-珀罗干涉仪
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Yanping Chen;Junxian Luo;Shen Liu;Mengqiang Zou;Shengzhen Lu;Yong Yang;Changrui Liao;Wenjie Feng;Yiping Wang
  • 通讯作者:
    Yiping Wang
Fiber optic hydrogen sensor based on a Fabry–Perot interferometer with a fiber Bragg grating and a nanofilm
基于带有光纤布拉格光栅和纳米薄膜的法布里-珀罗干涉仪的光纤氢传感器
  • DOI:
    10.1039/d1lc00012h
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Lab on a Chip
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Junxian Luo;Shen Liu;Peijing Chen;Shengzhen Lu;Qiang Zhang;Yanping Chen;Bin Du;Jian Tang;Jun He;Changrui Liao;Yiping Wang
  • 通讯作者:
    Yiping Wang
Torsion, Refractive Index, and Temperature Sensors Based on An Improved Helical Long Period Fiber Grating
基于改进的螺旋长周期光纤光栅的扭转、折射率和温度传感器
  • DOI:
    10.1109/jlt.2019.2962898
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Yuanyuan Zhao;Shen Liu;Junxian Luo;Yanping Chen;Cailing Fu;Cong Xiong;Ying Wang;Shouyong Jing;Zhiyong Bai;Changrui Liao;Yiping Wang
  • 通讯作者:
    Yiping Wang

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其他文献

流域氮素主要输出途径及变化特征
  • DOI:
    10.13227/j.hjkx.201805008
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李文超;雷秋良;翟丽梅;刘宏斌;胡万里;刘申;任天志
  • 通讯作者:
    任天志
纤维增强复合板中声弹Lamb波的波结构分析
  • DOI:
    10.6052/j.issn.1000-4750.2019.09.0565
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘宏业;刘申;吕炎;何存富;周丽红
  • 通讯作者:
    周丽红
光纤法布里-珀罗干涉温度压力传感技术研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李自亮;廖常锐;刘申;王义平
  • 通讯作者:
    王义平
T型接头双侧激光同步焊接缺陷补焊工艺及性能
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李俐群;陈彦宾;张澐龙;刘申
  • 通讯作者:
    刘申
纤维增强复合板中声弹Lamb波的波结构分析
  • DOI:
    10.1016/j.agsy.2020.102895
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘宏业;刘申;吕炎;何存富;周丽红
  • 通讯作者:
    周丽红

其他文献

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刘申的其他基金

面向细胞力学探测的光纤气泡探针腔光机械关键技术
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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