纳米光纤微探针国内外研究现状

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光纤纳米传感器纳米光纤微探针除了在SNOM上得到广泛应用外，还可以应用一般的光纤传感器上，这样可以得到性能更加优越的纳米光纤传感器，这种新型的传感器不止具有普通光纤传感器的优点，而且这种传感器的体积相对于一般传感器小很多，只取决于探针的体积大小，使得传感器的体积得到较大幅度的降低，响应时间也和微电极传感器的时间相当。Kopellnan的研究团队首先制成亚微米的光纤荧光pH传感器。他们研制出直径只有100nm的纳米光纤生物传感器，样品用量为普通用量的千万亿分之一，响应时间仅仅为20ms，对红细胞等的测量表明，该传感器对单细胞的正常工作是没有任何损害的，完全可以实现动态、实时以及无损检测[2-9]。这种传感器首先使用单模光纤，利用一定制备方法制备成纳米光纤微探针，然后在制得的光纤探针上面进行金属镀膜的工作，目的是阻止在光传输过程中外界环境光线的干扰，并且防止光纤内部传输的激光泄露。特别需要注意的是纳米光纤微探针的最尖端不镀金属膜。将光纤探头进行硅烷化，将荧光染料指示剂固定在纳米光纤微探针上。为了探测到细胞内的比较完整的生物信息，需要避免荧光染料指示剂的毒性对细胞造成一定程度的影响，首先对荧光素使用有机聚合物进行包覆，与此同时，通过光聚合反应，这些聚合物将被固定在已经硅烷化的纳米光纤微探针上。激光在纳米光纤微探针中进行传输，荧光敏感指示剂会被激光激发发出荧光，发出的荧光会由于测量到的细胞内的生物信息的不同而发生改变，因此可以确定使用荧光来探测需要测量的生物信息。其中最为典型的则是PH纳米传感器，在488nm激光激发下，掺BCECF—dxtran聚合物传感器在不同PH缓冲液中测得的荧光光谱可以看出。荧光峰的强度会随着PH的增加而增大[11]。63825

相比于纳米PH传感器，生物探针传感器的纳米光纤微探针是在表面抗体或者酶进行交联，而生物实体的特异性较高，因而它具有十分优良的可选择性，不会对活细胞造成损害。Vo—Dinh等人成功地研制出一种用于检测BPT的光纤纳米免疫传感器，传感器头部的生物探针结合了特异性单克隆抗体，通过抗原抗体的特异性结合，能够检测单个细胞内的生物信息及生物化学物质[12]。

纳米光纤微探针在拉曼光谱探测领域的应用

利用拉曼光谱在进行多成分的分析的时候，这种分析方法具有显著的优势。将拉曼光谱与光纤微探针进行结合使用，有很多新兴的应用前景，在远距离的样品分析，在危险环境中的取样，把多种光谱仪器进行组合得到一种新的测量仪器等都有较好的应用[13]。但是还有一些不方便取样或者不均匀的样品，要结合纳米光纤微探针进行拉曼光谱探测才可以获得较为满意的光谱。相比于传统的拉曼光谱的分析测试方法，拉曼光纤微探针的工作原理与之基本相同，主要的差别是拉曼光纤微探针可以利用光纤将检测光从光源引出来，而传统的方法则必须将样品放置在测试光路中，拉曼光纤微探针可以将待测光与样品进行相互的作用，光信号通过光纤的收集和传输，被送到检测系统。因此光纤微探针的引用可以使得传统的光学检测系统得到了极大地简化，并且提高了光谱仪的测量的量程，特别适合用于遥测技术，并且使得实时分析，现场检测，在线分析，活体分析，多点测量成为可能[14]。文献综述

2 国内研究进展

目前国内有较多的研究者在光纤微探针的制备的研究，但是大部分是用于近场光学扫描显微镜（SNOM）。清华大学刘秀梅等自行设计了一套加热拉伸装置，用热拉法制备出纳米光纤探针[15]。清华大学孙家林等利用改进的动态化学刻蚀法制备出了大锥角的纳米光纤探针[16]。中科院西安光机所张工力等用先熔拉后腐蚀的方法得到了高透过率的纳米光纤探针[17]。中国科技大学明海等采用熔拉和腐蚀相结合的方法制备出构成SNOM的放大的自发辐射探针[18]。大连理工大学潘石等用熔拉与腐蚀相合的方法制各出弯曲的纳米光纤探针[19]。这些在SNOM应用基础上产生的各种新的制备方法，改进了传统的制备方法，但是却提高了纳米光纤微探针的造价，这也会使纳米光纤微探针在纳米光纤传感器和拉曼光谱检测应用的商用化较为难实现。