电解质溶液的太赫兹透射特性研究

作     者：钱坤 白志晨 吴蕊 王佳慧 苏波 文毅伟 张存林 QIAN Kun;BAI Zhi-chen;WU Rui;WANG Jia-hui;SU Bo;WEN Yi-wei;ZHANG Cun-lin

作者机构：太赫兹波谱与成像北京市重点实验室太赫兹光电子学教育部重点实验室北京成像技术高精尖创新中心首都师范大学物理系北京100048 

基　　金：国家自然科学基金项目(61575131)资助 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2021年第41卷第7期

页      码：2018-2022页

摘      要：许多生物大分子的振动和转动能级都在太赫兹波段,且太赫兹波具有光子能量低,峰值功率高的特点,因此用太赫兹技术进行检测,能够从很大程度上保证生物分子不被破坏。然而,大部分的生物分子只有在水溶液中才能保持其生物活性,且水是极性分子,对太赫兹波有强烈的吸收,因此使用常规的太赫兹技术检测水溶液中生物样品的特性存在一定困难。设计了一种具有夹层结构的太赫兹微流控芯片,包含基片、盖片和微通道层,基片和盖片用环烯烃共聚物(COC)和有机玻璃(PMMA)作为材料。COC材料对太赫兹波具有高透性,并且对可见光透明,是制作太赫兹微流控芯片的理想材料,但是价格昂贵且不易获得。为了减少COC的用量,将COC嵌入到基片和盖片的PMMA中,保证太赫兹波能从COC中穿过。COC的直径为5 mm,厚度与PMMA材料一致,都为2 mm,与微通道中心对准。选用厚度为50μm的强粘性双面胶作为微通道层,将双面胶的中心进行镂空处理作为微通道,其长为3 cm,宽为4 mm。基片、盖片和微通道层紧密粘合在一起构成太赫兹微流控芯片,太赫兹探测区直径为4 mm。将微流控技术与太赫兹技术相结合,减少了样品的消耗量,缩短了太赫兹波与样品的作用距离,为液态样品的检测提供了可能。研究发现,水对太赫兹波的强烈吸收主要是由于水中氢键引起的,而电解质溶液会对水溶液中的氢键产生影响。以电解质溶液为研究对象,分别配置了不同浓度的KCl,K_(2)SO_(4),CuCl_(2)和CuSO_(4)溶液,利用太赫兹微流控技术研究了它们的太赫兹透射谱。结果表明:四种电解质溶液的太赫兹透射强度都低于纯去离子水的透射强度,但实验现象也有差别,CuCl_(2)溶液随浓度增加,太赫兹透射强度增加,而KCl,K_(2)SO_(4)和CuSO_(4)溶液则随着浓度的增加,太赫兹透射强度减小。

主 题 词：太赫兹 微流控芯片 电解质 氢键 透射强度 

学科分类：07[理学] 0804[工学-材料学] 070302[070302] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3964/j.issn.1000-0593(2021)07-2018-05

馆 藏 号：203104173...