CN102374972A - 单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法 - Google Patents

单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102374972A
CN102374972A CN2011103098934A CN201110309893A CN102374972A CN 102374972 A CN102374972 A CN 102374972A CN 2011103098934 A CN2011103098934 A CN 2011103098934A CN 201110309893 A CN201110309893 A CN 201110309893A CN 102374972 A CN102374972 A CN 102374972A
Authority
CN
China
Prior art keywords
doped polymer
quantum dot
rice noodles
micro
humidity sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011103098934A
Other languages
English (en)
Inventor
童利民
孟超
肖尧
王攀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN2011103098934A priority Critical patent/CN102374972A/zh
Publication of CN102374972A publication Critical patent/CN102374972A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法，通过微纳光纤倏逝波耦合的方式实现对单根量子点掺杂聚合物纳米线的光学激发和荧光收集，形成超低功耗、超长寿命、快速响应的单根量子点掺杂聚合物纳米线光学湿度传感器。本发明具有小型化、结构简单、功耗低、响应速度快、器件寿命长、易于集成等特点。目前已获得90毫秒的响应时间和7%-81%的环境相对湿度测量范围。

Description

单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法
技术领域
本发明涉及微光学元件、系统、光通讯、光学传感、光子集成电路，尤其涉及一种基于单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法。
背景技术
基于单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器是一种新型光学传感器，在科研、工业、环境等方面有广泛的应用，具有广阔的应用潜力和发展前景。随着功能化光学纳米线合成和制备工艺的改进，基于各种功能介质材料的功能化光学纳米线已经应用于传感器件、光电器件（激光器、LED、太阳能）、光通信器件等，极大得拓宽了光学纳米线的使用范围和应用领域，对于微纳光子学器件也提供了更多的选择。
目前国际上已经报道的纳米线湿度传感器包含电学和光学两大类，电学湿度传感器可靠稳定，但是响应速度慢，功耗大，容易受电磁干扰；光学湿度传感器具有响应速度快、抗电磁干扰等诸多优势，但并没有很好得实现低功耗和可观的器件寿命。而响应速度、器件寿命、功耗等对于纳米线湿度传感器的实际应用又是至关重要的，无论在上述任何一个技术参数的提升都将极大得推动光学传感领域以及相关领域的发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器，它包括两根单模光纤、两根微纳光纤和一根量子点掺杂聚合物纳米线；所述量子点掺杂聚合物纳米线的两边各接一根微纳光纤，两根微纳光纤的另一端分别接一根单模光纤。
一种上述湿度传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）首先通过溶液拉伸法制备出直径50-800纳米，长度在100-5000微米左右的高光学品质的量子点掺杂聚合物纳米线。
（2）在显微镜下利用两根钨丝探针对量子点掺杂聚合物纳米线进行截短和转移等微纳操作，将量子点掺杂聚合物纳米线截至300-500微米，然后架空在由两片氟化镁基片构成的微槽上。
（3）使用火焰加热拉伸法分别从两根单模光纤的一端拉制微纳光纤，在显微镜下通过微纳操作将两根微纳光纤分别与量子点掺杂聚合物纳米线的两端相连，制备得到本发明单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器。
本发明的有益效果是：本发明的单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器具有小型化、结构简单、功耗低、响应速度快、器件寿命长、易于集成等特点。目前已获得90毫秒的响应时间和7%-81%的湿度测量范围。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图；
图2是直径480纳米的量子点掺杂聚合物纳米线输出荧光光强依赖环境湿度（7%-81%）变化图；
图3是直径480纳米的量子点掺杂聚合物纳米线输出荧光光强依赖19%和54%湿度水平重复变化响应曲线；
图4 是直径480纳米的量子点掺杂聚合物纳米线在环境湿度从33%到54%变化时输出荧光光强的快速响应图。
    图中，单模光纤1、微纳光纤2、量子点掺杂聚合物纳米线3。
具体实施方式
    下面根据附图和实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
    本发明单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器，包括两根单模光纤1、两根微纳光纤2和一根量子点掺杂聚合物纳米线3，量子点掺杂聚合物纳米线3的两边各接一根微纳光纤2，两根微纳光纤2的另一端分别接一根单模光纤1。
本发明制备过程如下：
1、首先通过溶液拉伸法制备出直径50-800纳米，长度在100-5000微米的高光学品质的量子点掺杂聚合物纳米线3。
2、在显微镜下利用两根钨丝探针对量子点掺杂聚合物纳米线3进行截短和转移等微纳操作，将量子点掺杂聚合物纳米线3截至300-500微米，然后架空在由两片氟化镁基片构成的微槽上。
3、使用火焰加热拉伸法分别从两根单模光纤1的一端拉制微纳光纤2，在显微镜下通过微纳操作将两根微纳光纤2分别与量子点掺杂聚合物纳米线3的两端相连，制备得到本发明单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器。
本发明的工作过程如下：本发明单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器使用于监控环境湿度。将单模光纤1两端分别与激发光源（波长532纳米，光功率100皮瓦）和光探测器相连，监控光探测器得到输出信号光的强度变化得到该环境下的湿度水平。
本发明具有小型化、结构简单、功耗低、响应速度快、器件寿命长、易于集成等特点。目前已获得90毫秒的响应时间和7%-81%的环境相对湿度测量范围。
实施例1
使用溶液拉伸法制备出直径480纳米，长度500微米，掺杂质量浓度为0.3%的量子点掺杂聚合物纳米线，在光学显微镜下用钨丝探针将其截短为300微米长度，并转移架空到由两片氟化镁基片构成的250微米宽度微槽上。再利用两根微纳光纤通过倏逝波耦合的方式实现激发光的输入和信号荧光的输出。激发光为532纳米连续光，光功率为100皮瓦量级。附图1是本发明的结构原理示意图。由于量子点的比表面积较大，并且对环境变化（例如湿度、pH、温度等）敏感，通过连续变化环境湿度，该传感器的输出信号光强会随之改变。附图2为单根量子点掺杂聚合物纳米线湿度传感器输出荧光光强依赖环境湿度变化图。
实施例2
改变湿度水平（载气为氮气，混合水蒸气），该单根量子点掺杂聚合物纳米线湿度传感器对环境湿度变化表现出优异的重复性。附图3是单根量子点掺杂聚合物纳米线湿度传感器输出荧光光强依赖19%和54%湿度水平重复变化响应曲线。迅速改变环境湿度水平，该湿度传感器表现出快速的输出光强变化，即为该湿度传感器的光学响应时间。附图4是单根量子点掺杂聚合物纳米线湿度传感器在环境湿度从33%到54%快速变化时输出荧光光强的响应图。
实施例3
使用溶液拉伸法制备出直径800纳米，长度1000微米，掺杂质量浓度为0.3%的量子点掺杂聚合物纳米线，在光学显微镜下用钨丝探针将其截短为500微米长度，并转移架空到由两片氟化镁基片构成的450微米宽度微槽上。再利用两根微纳光纤通过倏逝波耦合的方式实现激发光的输入和信号荧光的输出。实验证明，该量子点掺杂聚合物纳米线也能对环境湿度表现出优异的传感性能。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器，其特征在于，它包括两根单模光纤（1）、两根微纳光纤（2）和一根量子点掺杂聚合物纳米线（3）等；所述量子点掺杂聚合物纳米线（3）的两边各接一根微纳光纤（2），两根微纳光纤（2）的另一端分别接一根单模光纤（1）。
2.一种权利要求1所述湿度传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）首先通过溶液拉伸法制备出直径50-800纳米，长度在100-5000微米左右的高光学品质的量子点掺杂聚合物纳米线；
（2）在显微镜下利用两根钨丝探针对量子点掺杂聚合物纳米线进行截短和转移等微纳操作，将量子点掺杂聚合物纳米线截至300-500微米，然后架空在由两片氟化镁基片构成的微槽上；
（3）使用火焰加热拉伸法分别从两根单模光纤的一端拉制微纳光纤，在显微镜下通过微纳操作将两根微纳光纤分别与量子点掺杂聚合物纳米线的两端相连，制备得到本发明单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器。
CN2011103098934A 2011-10-13 2011-10-13 单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法 Pending CN102374972A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103098934A CN102374972A (zh) 2011-10-13 2011-10-13 单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103098934A CN102374972A (zh) 2011-10-13 2011-10-13 单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102374972A true CN102374972A (zh) 2012-03-14

Family

ID=45793890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103098934A Pending CN102374972A (zh) 2011-10-13 2011-10-13 单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102374972A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103323439A (zh) * 2013-06-09 2013-09-25 华侨大学 一种微流控芯片荧光激发装置、微流控芯片及其制备方法
CN103569959A (zh) * 2013-11-12 2014-02-12 无锡英普林纳米科技有限公司 石英尖劈-聚合物复合纤维阵列及其制备方法
CN111307780A (zh) * 2020-04-21 2020-06-19 东北大学 一种用于分辨癌变细胞的全光纤pH值监测装置
CN112730324A (zh) * 2020-12-17 2021-04-30 中山大学 基于量子点掺杂的pla纳米线共振散射折射率传感器
CN113109271A (zh) * 2021-04-08 2021-07-13 中山大学 一种基于聚乳酸纳米线的生物传感器的制备及其应用
US11163110B2 (en) * 2018-06-22 2021-11-02 Shenzhen University Optical fiber device having polymer micronano structure integrated in optical fiber and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101299020A (zh) * 2008-06-16 2008-11-05 浙江大学 基于单根高分子纳米线的光学气体传感器
CN201222030Y (zh) * 2008-06-16 2009-04-15 浙江大学 一种基于单根高分子纳米线的光学气体传感器
CN101852888A (zh) * 2010-05-11 2010-10-06 电子科技大学 一种基于lb膜的微芯光纤气体传感器及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101299020A (zh) * 2008-06-16 2008-11-05 浙江大学 基于单根高分子纳米线的光学气体传感器
CN201222030Y (zh) * 2008-06-16 2009-04-15 浙江大学 一种基于单根高分子纳米线的光学气体传感器
CN101852888A (zh) * 2010-05-11 2010-10-06 电子科技大学 一种基于lb膜的微芯光纤气体传感器及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHAO MENG ET AL.: "Quantum-Dot-Doped Polymer Nanofi bers for Optical Sensing", 《ADVANCED MATERIALS》 *
FUXING GU ET AL.: "Polymer Single-Nanowire Optical Sensors", 《NANO LETTERS》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103323439A (zh) * 2013-06-09 2013-09-25 华侨大学 一种微流控芯片荧光激发装置、微流控芯片及其制备方法
CN103323439B (zh) * 2013-06-09 2016-03-30 华侨大学 一种微流控芯片荧光激发装置、微流控芯片及其制备方法
CN103569959A (zh) * 2013-11-12 2014-02-12 无锡英普林纳米科技有限公司 石英尖劈-聚合物复合纤维阵列及其制备方法
CN103569959B (zh) * 2013-11-12 2016-05-25 无锡英普林纳米科技有限公司 石英尖劈-聚合物复合纤维阵列的制备方法
US11163110B2 (en) * 2018-06-22 2021-11-02 Shenzhen University Optical fiber device having polymer micronano structure integrated in optical fiber and preparation method thereof
CN111307780A (zh) * 2020-04-21 2020-06-19 东北大学 一种用于分辨癌变细胞的全光纤pH值监测装置
CN111307780B (zh) * 2020-04-21 2021-01-22 东北大学 一种用于分辨癌变细胞的全光纤pH值监测装置
CN112730324A (zh) * 2020-12-17 2021-04-30 中山大学 基于量子点掺杂的pla纳米线共振散射折射率传感器
CN113109271A (zh) * 2021-04-08 2021-07-13 中山大学 一种基于聚乳酸纳米线的生物传感器的制备及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102374972A (zh) 单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器及其制备方法
Wang et al. Functionalized polymer nanofibers: a versatile platform for manipulating light at the nanoscale
CN100356638C (zh) 微光纤环形结光学谐振腔
CN101299020B (zh) 基于单根高分子纳米线的光学气体传感器
CN102508337B (zh) 基于光纤熔锥的本征型法布里-珀罗器件及其制造方法
CN102183506B (zh) 基于表面增强拉曼散射光纤探针的微量物质检测装置
Jakubowski et al. Luminescent solar concentrators based on melt-spun polymer optical fibers
CN103808692B (zh) 一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器
CN103823125A (zh) 一种基于细芯光纤和磁流体的电场传感器
CN103308488B (zh) 单晶钯纳米线表面等离子体氢气传感器及其制备与使用
Zhao et al. A microfiber temperature sensor based on fluorescence lifetime
CN202404025U (zh) 一种单根量子点掺杂聚合物纳米线的湿度传感器
Chauhan et al. ZnO nanostructures coated no-core fiber refractive index sensor
CN203811538U (zh) 马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器
CN111812042B (zh) 一种基于石墨烯薄膜的回音壁微球分子气体传感器
CN201222030Y (zh) 一种基于单根高分子纳米线的光学气体传感器
CN101060230A (zh) 利用倏逝波耦合增益的微光纤环形结染料激光器
Mohammed Photonic crystal fiber Mach-Zehnder interferometer pH sensing
CN102354016A (zh) 微光纤布拉格光栅及其制备方法
CN202267759U (zh) 一种微光纤布拉格光栅
CN2771851Y (zh) 用于荧光分光光度计的光纤耦合装置
CN102645235B (zh) 一种基于rsoa的fbg传感解调装置及方法
CN104034696B (zh) 一种具有高灵敏度和大测量范围的纳米光纤折射率传感器
CN101634634B (zh) 一种对细胞内物质实现远程激发和探测的方法
Gu et al. Polymer Micro/Nanofibre Waveguides for Optical Sensing Applications

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120314