基于多孔硅的葡萄糖光学传感器

本实验通过对多孔硅硅表面涂敷一层智能凝胶~([1～3]),并在凝胶内包埋上葡萄糖氧化酶,使多孔硅.壳聚糖凝胶复合材料对葡萄糖分子产生体积溶胀响应,由于多孔硅及凝胶均对光有较好的反射性能,凝胶的溶胀过程产生Fabry-Perot薄膜反射干涉光谱的变化,将反射干涉光谱进行傅立叶变换后,可实时监测凝胶层薄膜的溶胀响应.     

免标记光学生物传感器研究进展

免标记光学生物传感器因分析样品无需标记、强特异性、动态测量、无损检测、分析速度快等诸多优点,在化学、药学及生物等诸多领域中得到了快速发展和广泛应用。本文重点介绍了当前发展成熟且具代表性的四种免标记光学生物传感器,即表面等离子体共振传感器、光波导光模光谱传感器、椭圆偏振光学传感器以及反射干涉传感器,对每种传感器的原理结构、方法发展及在生化分析等相关领域中的最新应用进行了总结和论述;在此基础上,对它们各自的性能进行了优劣比较;最后对免标记光学生物传感器的发展前景进行了展望。     

基于光学显微术的单粒子传感

基于光学显微术的单粒子传感技术是一种将光学显微镜等具有空间分辨能力的研究工具应用于分析传感领域的检测技术.该技术将单个纳米粒子视作一个完整的纳米传感器,分子识别和信号转换均在单个纳米粒子界面上完成,信号读取则通过不同种类的光学显微镜来实现.与宏观的纳米传感器相比,单粒子传感技术通过对单个纳米粒子的光学特征信号进行测量、计数和追踪,可以获得局域微区内分析物的定性和定量信息,从而具有高灵敏度、高通量和可用于微观复杂体系的动态检测等显著优点.首先简要回顾了单粒子光学传感技术的发展历史和国内外研究现状,随后介绍了其主要技术特点,并重点综述了该领域近五年内的重要研究成果.最后指出通过纳米探针、光学成像技术和多维数据处理等多方面的持续发展,可进一步提高单粒子光学传感器的性能,有望使其在分析科学、生命科学和材料科学等诸多领域获得更加广泛和深入的应用.     

光电化学水氧化用多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列光阳极的设计和构建

光电化学电池(如染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池以及光电化学水分解电池)是实现太阳能转化及存储的有效手段之一.其中,光电极是光电化学电池的核心组成部分,它集光吸收、光生电荷输运及转移等决定光转化效率的关键过程于一身,因此构筑高活性半导体光电极以实现高效太阳能转化利用引起研究者广泛关注.多孔TiO2纳米颗粒堆垛薄膜光阳极因具有大的比表面积,可提供更多的染料(量子点)担载和反应活性位点,在光电化学电池中表现出优异活性而被广泛研究.然而, TiO2纳米颗粒间大量存在的晶界对光生电荷有较强的散射作用,降低了光生电荷的收集效率.英国牛津大学Snaith研究小组利用模板辅助水热过程首次获得了(001)晶面占优的多孔单晶锐钛矿TiO2微米颗粒,这种多孔单晶TiO2微米颗粒在具有大比表面积的同时,其单晶结构还能有效去除晶界对电荷的散射作用,因而具有优异的电荷输运特性.利用这种多孔单晶TiO2微米颗粒组建的光阳极用于染料敏化太阳能电池中,展现出优异的太阳能光电转化性能.受该工作启发,各种形貌的多孔单晶TiO2微米颗粒作为光催化剂和光电化学分解水用光阳极材料被广泛研究,并表现出优异活性.在单晶微米颗粒堆垛成的薄膜光电极中,虽然单个单晶微米颗粒中晶界对电荷的散射作用被有效抑制,但是单晶颗粒间的晶界仍然存在并影响光生电荷的收集效率.为了彻底抑制晶界对光生电荷的散射作用,每个单晶颗粒都应该贯穿整个薄膜,例如一维TiO2纳米棒单晶阵列薄膜.虽然一维单晶阵列薄膜能够有效提高光生电荷的收集效率,但相对于多孔薄膜具有较小的比表面积,限制了担载染料(量子点)和反应位点的数量.为了增大TiO2单晶纳米棒阵列薄膜的比表面积,目前主要的手段包括调控纳米棒长径比、表面修饰TiO2纳米颗粒以及二次生长构建TiO2枝晶阵列.本文首次提出通过制备多孔单晶TiO2纳米棒单晶阵列薄膜来获得高比表面积和高光生电荷收集效率的光阳极,提高光电化学电池的效率.在透明导电薄膜(FTO)表面利用水热生长TiO2纳米棒阵列薄膜之前,预先在FTO基体上沉积一层SiO2球密堆模板, TiO2纳米棒单晶阵列在从FTO表面向上生长过程中,会将SiO2球模板包裹进TiO2纳米棒中,再通过碱溶液将SiO2球模板溶解,首次在FTO基体上原位生长出多孔单晶TiO2纳米棒阵列薄膜.将所得多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列薄膜作为光电化学分解水电池光阳极,其光电化学分解水活性相对于实心单晶金红石TiO2纳米棒阵列提高了2.6倍.多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列光阳极性能的提升可归因于：(1)多孔结构赋予多孔单晶金红石TiO2纳米棒阵列薄膜更大的比表面积,可提供更多的反应活性位点;(2)多孔结构能够有效缩短单晶金红石TiO2纳米棒中光生电荷体相输运距离,提高光生电荷的收集效率;(3)多孔结构通过对光多次反射吸收可有效增强光吸收,产生更多光生电荷参与水分解反应;(4)在制备过程中引入Si掺杂,导致多孔单晶金红石TiO2纳米棒带隙扩大了0.1 eV,带隙增大归因于导带位置负移0.1 eV,光生电子具有更强的还原能力,光电流起始电位相应负移约0.1 V.     

光电化学水氧化用多孔单晶金红石TiO_2纳米棒阵列光阳极的设计和构建（英文）

光电化学电池(如染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池以及光电化学水分解电池)是实现太阳能转化及存储的有效手段之一.其中,光电极是光电化学电池的核心组成部分,它集光吸收、光生电荷输运及转移等决定光转化效率的关键过程于一身,因此构筑高活性半导体光电极以实现高效太阳能转化利用引起研究者广泛关注.多孔Ti O2纳米颗粒堆垛薄膜光阳极因具有大的比表面积,可提供更多的染料(量子点)担载和反应活性位点,在光电化学电池中表现出优异活性而被广泛研究.然而,TiO 2纳米颗粒间大量存在的晶界对光生电荷有较强的散射作用,降低了光生电荷的收集效率.英国牛津大学Snaith研究小组利用模板辅助水热过程首次获得了(001)晶面占优的多孔单晶锐钛矿Ti O2微米颗粒,这种多孔单晶Ti O2微米颗粒在具有大比表面积的同时,其单晶结构还能有效去除晶界对电荷的散射作用,因而具有优异的电荷输运特性.利用这种多孔单晶Ti O2微米颗粒组建的光阳极用于染料敏化太阳能电池中,展现出优异的太阳能光电转化性能.受该工作启发,各种形貌的多孔单晶Ti O2微米颗粒作为光催化剂和光电化学分解水用光阳极材料被广泛研究,并表现出优异活性.在单晶微米颗粒堆垛成的薄膜光电极中,虽然单个单晶微米颗粒中晶界对电荷的散射作用被有效抑制,但是单晶颗粒间的晶界仍然存在并影响光生电荷的收集效率.为了彻底抑制晶界对光生电荷的散射作用,每个单晶颗粒都应该贯穿整个薄膜,例如一维Ti O2纳米棒单晶阵列薄膜.虽然一维单晶阵列薄膜能够有效提高光生电荷的收集效率,但相对于多孔薄膜具有较小的比表面积,限制了担载染料(量子点)和反应位点的数量.为了增大TiO 2单晶纳米棒阵列薄膜的比表面积,目前主要的手段包括调控纳米棒长径比、表面修饰Ti O2纳米颗粒以及二次生长构建Ti O2枝晶阵列.本文首次提出通过制备多孔单晶Ti O2纳米棒单晶阵列薄膜来获得高比表面积和高光生电荷收集效率的光阳极,提高光电化学电池的效率.在透明导电薄膜(FTO)表面利用水热生长Ti O2纳米棒阵列薄膜之前,预先在FTO基体上沉积一层Si O2球密堆模板,Ti O2纳米棒单晶阵列在从FTO表面向上生长过程中,会将SiO 2球模板包裹进Ti O2纳米棒中,再通过碱溶液将Si O2球模板溶解,首次在FTO基体上原位生长出多孔单晶Ti O2纳米棒阵列薄膜.将所得多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列薄膜作为光电化学分解水电池光阳极,其光电化学分解水活性相对于实心单晶金红石Ti O2纳米棒阵列提高了2.6倍.多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列光阳极性能的提升可归因于:(1)多孔结构赋予多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列薄膜更大的比表面积,可提供更多的反应活性位点;(2)多孔结构能够有效缩短单晶金红石Ti O2纳米棒中光生电荷体相输运距离,提高光生电荷的收集效率;(3)多孔结构通过对光多次反射吸收可有效增强光吸收,产生更多光生电荷参与水分解反应;(4)在制备过程中引入Si掺杂,导致多孔单晶金红石Ti O2纳米棒带隙扩大了0.1 e V,带隙增大归因于导带位置负移0.1 e V,光生电子具有更强的还原能力,光电流起始电位相应负移约0.1 V.     

脉冲阳极氧化条件对多孔硅法布里-珀罗干涉特性影响

采用电化学脉冲阳极氧化法制备具有干涉效应的多孔硅. 研究电流密度、有效阳极氧化时间、电解液组成对多孔硅法布里-珀罗(F-P)干涉特性的影响, 利用光纤光谱仪测量多孔硅反射光谱并计算其光学厚度. 结果表明, 当阳极氧化电流密度78 mA•cm－2、有效阳极氧化时间5 min、氢氟酸与乙醇体积比VHF∶VEtOH＝2∶1时, 制备的多孔硅法布里-珀罗干涉条纹均匀, 膜层性质稳定; 当与饱和乙醇气体接触时, 多孔硅反射光谱吸收峰位由612红移到637 nm, 光学厚度由5864增加到6296 nm, 表明利用多孔硅法布里-珀罗干涉效应检测乙醇气体思路是可行的.     

TiO_2纳米多孔薄膜漏模光波导共振传感器研究小分子的光谱灵敏度

在玻璃基片上溅射约50nm厚的金膜,在掺有P123聚合物的TiO2胶体溶液中浸渍提拉基片,经高温热处理后获得厚度约为210nm的TiO2纳米多孔薄膜。以此双层膜为漏模光波导芯片,并结合卤钨灯光源、CCD光谱仪、棱镜耦合器以及流动测试槽构建了基于Kretschmann结构的光谱测量式漏模光波导共振传感器。以非吸附型蔗糖水溶液为折射率液体,测试了传感器的折射率灵敏度。结果表明,在给定溶液折射率范围(1.3330～1.3557)内,漏模光波导共振波长随着折射率的升高而线形增大。以离子型表面活性剂和溴百里酚蓝为小分子吸附质,考察了传感器对小分子吸附的响应特性。结果表明,与只有一层金膜的SPR传感器相比,多孔薄膜漏模传感器对小分子吸附质的灵敏度大幅提高,这由于小分子在TiO2多孔薄膜导波层内的大量吸附。     

有机染料-层状硅酸盐光活性纳米复合材料*

有机-无机纳米复合材料,尤其是有机客体插层入无机层状固体自组装形成的纳米复合材料,因其独特的微观结构与性能,在超分子构筑纳米材料领域中具有特殊地位。本文主要介绍了光致变色与光致发光光功能性有机染料插层层状硅酸盐纳米复合材料的研究进展,着重讨论了螺吡喃、偶氮、二芳基乙烯、芘、香豆素等染料在二维纳米片层间独特的光学行为、有序排列形态、构筑的多层功能性薄膜及其在光功能性材料开发方面的应用前景。     

微结构化弹性体介电层的制备方法与应用

微结构化弹性体薄膜是指在表面或内部具有多孔或者特殊造型阵列的微纳米尺寸结构的弹性体薄膜,这类薄膜作为功能化介电层在柔性电子器件的制备领域获得了广泛的应用。本文从微结构弹性体介电层的制备和应用两个方面来介绍微结构弹性体介电层的研究进展,首先介绍了可用以制备介电层的弹性体的种类,然后综述了多孔和非多孔阵列两大类微结构弹性体介电层的制备方法(氯化钠模板法、糖模板法、碳酸氢盐类模板法、微球模板法和硅模板法等);并介绍了微结构弹性体介电层在应力应变传感器和纳米发电机上的应用。     

气液界面胶体球刻蚀法制备二维有序多孔薄膜

作为一类重要的二维材料, 二维有序多孔薄膜受到人们的广泛关注. 气液界面胶体球刻蚀法是近些年发展起来的一种以漂浮在液面上的单层胶体晶体为模板来制备二维有序纳米结构的方法, 具有简单、高效、重现性好、适用范围广以及结构参数易调变等优点. 近年来, 我们课题组利用气液界面胶体球刻蚀法实现了包括多种无机物纳米网、纳米碗阵列和纳米网-纳米碗复合阵列在内的一系列自支撑二维有序多孔薄膜的可控制备, 考察了其二维光子晶体性质, 并研究了其在刻蚀掩膜、溶剂检测、生物传感、电阻开关器件、光电化学分解水等方面的应用. 本文在重点介绍我们课题组研究进展的同时, 也简要总结了该领域的整体发展状况并展望了该领域的今后发展方向.     

有机光纤研究进展

综述了近年来有机光纤(塑料光纤) 研究状况, 对有机光纤的分类及适用范围也给予了简单的说明。讨论了影响信号传输的因素和有机光纤光传输损耗的极限, 并对当前受到广泛重视的渐变型有机光纤的研究进展给予了特别的关注。     

光色谱及其进展

本文评述了光色谱的产生，特点和分离原理，对影响光色谱分离的主要因素进行了讨论，并提出了光色谱今后的发展方向和应用前景。     

光导纤维光谱法——Ⅴ.光导纤维化学传感器

本文介绍了光导纤维化学传感器的基本原理,传光型和传感型化学传感器的各种探头设计和构型,以及它们在无机和有机分析方面的应用。涉及参考文献105篇。     

用于光存储的菁染料—聚合物薄膜

用于光存储的菁染料－聚合物薄膜姚祖光＊顾超陈欣唐福龙顾冬红（华东理工大学精细化工研究所上海２００２３７）（中国科学院上海光学精密机械研究所上海）关键词光存储材料，菁染料，合成，激光光盘１９９７－０４－０２收稿，１９９７－０７－０２修回国家自然科学基金...     

金属有机配合物的非线性光学特性

从过渡金属有机配合物的中心金属、配体和几何结构的多样性、多变的金属氧化态和金属与配体的电子供－受作用评述了金属有机配合物的二阶、三阶非线性光学效应的分子结构特征和最新进展。参考文献２６篇。     

光色谱研究进展

对光色谱分离原理、理论研究及实验应用等方面的进展进行了评述,对光色谱分离技术的发展方向和应用前景进行了展望。     

6-Dialkylaminobenzimidazole Nonlinear Optical Dyes

A new 6-dialkylaminobenzimidazole nonlinear optical dye was synthesized in eight linear steps with an overall yield of 16%.     

聚合物光盘基板材料的研究进展

光盘是一种以非接触方式记录/再现信息的信息记录介质,主要由基板、记录层和保护层组成。其中,基板材料所用的光学塑料是光盘生产的主要原材料,对光盘的性能和成本构成至关重要。本文综述了聚合物光盘基板材料的研究现状及其发展趋势。光盘基板材料主要包括传统的聚碳酸酯（PC）,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、环氧树脂以及近年发展起来的非晶环烯烃聚合物。研制具有较低的双折射、吸湿性、固化成型收缩率以及较高的存储密度和存储寿命的光盘基板材料是聚合物光盘基板材料的一个重要研究领域。     

高密度可录光盘存储材料:金属卟啉配合物*

金属卟啉配合物在400-650 nm波段具有优良的光学性质,是一类新型高密度可录光盘存储介质材料.本文在总结近年来最新研究成果的基础上,阐述了金属卟啉配合物的结构特点、合成方法和作为高密度可录光盘存储介质的作用机理,讨论了影响卟啉配合物性质和光存储性能的主要因素,并对未来的发展趋势作了展望.     

Preparation of Optical Cores of Silica Optical Fibers by the Sol-Gel Method

Preforms for drawing silica optical fibers have been fabricated by using the MCVD method for the preparation of the optical claddings and the sol-gel method for the preparation of the optical cores consisting of TiO₂−SiO₂ or RE³⁺−Al₂O₃−P₂O₅−SiO₂ (RE=Er, Yb) glasses. A novel method has been developed for depositing thin gel layers on the inner silica tube wall, under rotation of the tube inclined at a small angle to the horizontal. The gel layers have been deposited from sols prepared by mixing Si(OC₂H₅)₄, POCl₃, Ti(n-OC₄H₉)₄, AlCl₃, ErCl₃, YbCl₃ H₂O, C₂H₅OH and HCl. The gel layers deposited using these sols on the inner tube wall were heat-treated in a flow of CCl₄ or POCl₃ with O₂ at temperatures of from 800° to 1400°C. After collapsing the composite tube into a preform, an optical fiber has been drawn. The refractive-index profiles of the preforms and the attenuation spectra of the drawn fibers are shown, as well as some results on the lasing characteristics of Yb³⁺ sensitized, Er³⁺ doped fibers.