導波共振光學元件應用於生物感測器之研究; Study of Si-based guided-mode resonance element for optical biosensor

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Title:	導波共振光學元件應用於生物感測器之研究;Study of Si-based guided-mode resonance element for optical biosensor
Authors:	黃馨諄;Hsin-Chun Huang
Contributors:	光電科學研究所
Keywords:	次波;guided-mode resonance;DNA hybridization;biosensor;subwavelength grating
Date:	2005-07-06
Issue Date:	2009-09-22 10:30:25 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學圖書館
Abstract:	摘要生物感測器雖然發展已久，但仍有幾個極大的問題待解決--標定、平行處理、以及微小化的問題。於本文中我們提出一新型之光學生物感測晶片—導波共振光學元件。此生物感測晶片是利用半導體製程，製作出奈米級之次波長光柵，並利用導波共振光學元件的窄帶高反射率之效果，以及其對表面之敏感性，作為偵測生物分子親合力作用之過程。此生物感測器不但不需要標定、並且可以做到微小化、高通量、即時偵測、而且導波共振光學元件是在矽晶圓上製作，易與其他半導體元件結合。在本文中，我們製作出窄帶及高反射的導波共振光學元件，其半高寬約為2.15nm、反射率約為80%，並利用導波共振光學元件對表面變化的敏感性，將其應用於生物感測器領域。我們偵測二氧化矽多層膜沉積於導波共振光學元件之上，並由實驗中得到可做定量推算二氧化矽膜厚的公式，且我們所設計的導波共振光學元件對二氧化矽的靈敏度為0.875nm，也就是說，若有0.875nm厚的二氧化矽在導波共振光學元件上，即可偵測出來。再者，我們也對DNA雜交過程做偵測，先於導波共振光學元件表面進行表面改質的動作，並於導波共振光學元件表面接上三段DNA (Capture DNA, Target DNA, Probe DNA)，另外也探討DNA有雜交和DNA沒有雜交的反應，在DNA有雜交的情形下，導波共振光學元件所量測到的穿透頻譜之波長位移量為2.14nm，並且在DNA沒有雜交的情形下，波長位移量為0.1nm，由此可見，DNA有雜交偵測結果為DNA沒有雜交偵測結果的21倍之多，因此，我們所設計的導波共振光學元件以可以清楚的辨別DNA的雜交反應。在本文的最後，我們也證實了我們所設計的導波共振光學元件，可以達到三次重複偵測DNA的雜交，更加強了我們所設計的導波共振光學元件之可靠性。
Appears in Collections:	[Graduate Institute of Optics and Photonics] Electronic Thesis & Dissertation

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