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科學(xué)家研制出黑磷光纖傳感器

閱讀:511      發(fā)布時(shí)間:2018-7-9
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 近日,中國(guó)科學(xué)院深圳技術(shù)研究院研究員呂建成、喻學(xué)鋒與英國(guó)班戈大學(xué)教授陳險(xiǎn)峰等合作,成功研制出首ge基于黑磷的光纖化學(xué)傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子的超靈敏檢測(cè)。

  傾斜光纖光柵是一種新型的光纖器件,大角度傾斜光柵結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒗w芯光學(xué)基模前向耦合到光纖包層,在特定的波長(zhǎng)形成一系列離散的諧振峰,光的耦合將隨著外界媒質(zhì)折射率等的變化而變化。因此,傾斜光纖光柵是非常適合作為傳感應(yīng)用的光子器件。黑磷是近年來廣受關(guān)注的一種具有直接帶隙二維半導(dǎo)體材料,具有的二維平面結(jié)構(gòu)、超高的比表面積、眾多的活性位點(diǎn),以及從可見到紅外廣闊的光譜響應(yīng)范圍,在光學(xué)檢測(cè)方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。
  該研究中,研究團(tuán)隊(duì)將黑磷和傾斜光纖光柵相結(jié)合,揭示了黑磷納米層的光學(xué)調(diào)制作用,借助于傾斜光柵這種的光學(xué)結(jié)構(gòu),構(gòu)建成新型的超靈敏化學(xué)傳感器。本研究發(fā)展了一種原位層疊的修飾技術(shù),將黑磷納米片地附著在光纖器件表面,不同厚度的黑磷納米層展現(xiàn)出對(duì)光信號(hào)的調(diào)制性。利用這一特性,該黑磷光纖傳感器能夠在亞ppb濃度水平檢測(cè)到重金屬鉛離子,具有超高的靈敏度、超低的檢測(cè)限,以及廣闊的濃度檢測(cè)范圍。黑磷新型光纖傳感器的成功研發(fā),將為化學(xué)和生物傳感提供一個(gè)*的光學(xué)檢測(cè)平臺(tái),從而推動(dòng)黑磷化學(xué)生物傳感器的應(yīng)用研究進(jìn)程。
  相關(guān)研究成果發(fā)表于Sensors and Actuators B: Chemical。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、歐盟“第七框架計(jì)劃”等的資助。

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