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石英毛细管微纳流控界面的表征及浓缩效率研究

何艳琴  
【摘要】:随着微流控技术的发展,纳米尺度下分子运动行为的研究成为该领域的一个新的发展方向,并逐渐形成一个新的研究领域—微纳流控学,或者纳流控学。目前新的微纳流控体系的建立和应用仍是研究的热点,特别是微纳界面上的浓度极化效应及其在微量样品的在线预浓集中的应用潜力更是备受关注。 本论文第一章以芯片毛细管电泳中样品的电动浓集为主要背景,介绍了相关的电动理论和离子传输现象、纳流控相关理论、纳米与微米通道界面上的浓度极化产生的条件及可能的应用进行了综述。 第二章,基于业已建立的原位刻蚀技术制备了毛细管微纳界面,对刻蚀形成的膜进行了进一步的扫描电子显微镜(SEM)表征。结果显示离子通道可能呈锥形、估测其尺度在-100纳米级。考察了膜上离子流传输性质,得到类似纳流控二极管整流曲线的电流曲线。利用荧光显微成像的方法对该界面上的浓度极化效应进行了研究,考察了离子强度对荷电组分浓度极化的影响。结果表明随着离子强度的增大,纳米通道的离子选择性减小。 第三章,在不同方向和大小的跨膜电场条件下,对带负电荷的荧光探针荧光素的浓缩效果进行了初步研究,考察了浓缩重现性以及浓集时间和电压对浓缩效率的影响。多次实验表明,此实验方法对低浓度荷电组分浓缩效率明显,场强方向由膜外向膜内时通过增加浓集时间至20min,对荧光素的浓缩倍数可达109。 研究表明,原位刻蚀技术建立的微纳界面对荷电组分有较高的浓缩效率,预测此毛细管导电膜在低浓度荷电组分的在线预浓集中将有很好的应用前景。


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