Трёхслойная структура металл/окисел/бактериальный монослой для биосенсоров на основе поверхностного плазмонного резонанса

• Автор: Кононов, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 86 с. : ил

Содержание.
Введение
Обзор литературы
Оптические сенсорные устройства
Поверхностные плазмонные волны
Глава 1. Методы формирования и структурные исследования металлических и диэлектрических пленок с оптимальными резонансными характеристиками многослойных структур
1.1. Условия проведения эксперимента
1.2. Металлические мишени для магнетрона
1.3. Диэлектрические мишени для ионных источников
1.4. Магнетронная распылительная система
1.5. Устройство для получения многослойных структур
1.6. Сканирующая атомно - силовая микроскопия
1.7. Условия приготовления тонких металлических и диэлектрических пленок
1.8. Ионный источник
1.9. Влияние ионной бомбардировки поверхности подложек на свойства

1.10. Формирование структуры металлических пленок
1.11. Формирование буферных оксидных слоев
1.12. Влияние переходного слоя диэлектрика на чувствительность сенсора
Глава 2. Применение поверхностных плазмонных волн для определения параметров
растущих плёнок

2.1. Применение поверхностных электромагнитных волн для измерения толщин
растущих плёнок
2.2. Влияние растущей оксидной плёнки на свойства поверхности металлического слоя
2.3. Определение оптимальной толщины барьерной диэлектрической плёнки. Схема
эксперимента
Глава 3. Поверхностная плазмонная спектроскопия бактериальных слоев
3.1. Характеристика бактерий со специфическими функциями
3.1.1. Метанотрофные бактерии
3.1.2. Метилотрофные бактерии
3.1.3. Водородокисляющие (водородные) бактерии
3.2. Выращивание чистых культур метанотрофных, метилотрофных, водородных бактерий и бактерий на этиленгликоль
3.3. Подготовка чувствительного элемента к эксперименту
3.4. Методика приготовления чувствительных слоев бактерий
3.5. Лабораторный макет сенсора
3.6. Измерение методом ППР параметров тестируемых газов
3.8. Создания прототипа биосенсора
Основные выводы
Литература

Введение.
Актуальность темы исследования. В настоящее время наблюдается повышенное внимание к созданию новых биосенсоров, способных быстро и надежно детектировать наличие тех или иных химических веществ в исследуемой среде. Одна из основных областей их применения - это технологический и экологический контроль.
Сенсоры с оптическими методами регистрации занимают особое место в этом ряду, поскольку включают в себя высокую чувствительность, простоту изготовления и относительную дешевизну. Разработка на основе оптических методов технологий и создание сенсоров, основанных на использовании чистых иммобилизованных ферментов для определения органических соединений разной природы, получили широкое распространение для решения разного рода аналитических задач. Применение интактных клеток микроорганизмов со специфическими свойствами для целей биосенсорики оказалось наиболее подходящим решением в области создания сенсоров такого типа. Природа сама позаботилась о том, чтобы на все виды органических и не органических веществ создать бактерии утилизирующие (использующих в качестве питания) эти вещества. Создание биооптоэлектронных высокочувствительных селективных сенсоров на основе клеточных монослоев живых бактерий является весьма перспективным направлением в области создания микро сенсоров. Чувствительным элементом в таких датчиках является монослой активных бактерий селективно восприимчивых только к одному типу веществ.
В данной работе были использованы в качестве чувствительного слоя бактерии: питательной средой, для которых является тестируемые вещества -метан (СН4), метанол (СНзОН), водород (Н2), этиленгликоль (СН2ОН - СНгОН). Процесс жизнедеятельности бактерий изменяет оптические свойства среды контактирующей с металлической пленкой, что приводит к изменению условий возбуждения поверхностной плазмонной волны. Информацию о состоянии молекул чувствительного слоя до их реакции с тестируемым веществом и после нее можно получить с помощью оптических методов, связанных с регистрацией изменения параметров поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ).
Блок-схема устройства обработки поверхности подложки (призмы).
1. Ионный источник.
2. Призма.
3. Оптическая система.
4. Не-Че лазер.
5. Блок управления.
6. ПЗС матрица.
7. Экран.
8. Диафрагма.
Входящее излучение