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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:彭嚴右
研究生(外文):PENG, YAN-YOU
論文名稱:以粒子電漿共振提升光柵波導式生物感測器表面靈敏度之研究
論文名稱(外文):Particle-Plasmon-Resonance Enhanced Surface Sensitivity Of Guided-Mode-Resonance Optical Biosensors
指導教授:張國恩張國恩引用關係
指導教授(外文):CHANG, GUO-EN
口試委員:周禮君謝文馨吳瑋特
口試委員(外文):CHAU, LAI-KWANHSIEH, WEN-HSINWU, WEI-TE
口試日期:2020-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:機械工程系研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:波導模態共振粒子電漿共振有限元素分析生物晶片三明治法
外文關鍵詞:Guide-mode resonanceParticle plasma resonanceFinite element method analysisBiosensorsSandwich method
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目錄
致謝 i
摘要 iii
Abstract iii
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xv
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 生物感測器的種類 1
1-3 光學式生物感測器的發展 2
1-4 文獻回顧 7
1-4-1 波導模態共振式生物晶片 7
1-4-2 反射式波導模態共振生物感測器量測系統 11
1-4-3 以粒子電漿共振效應強化生物晶片檢測 14
1-4-4 三明治檢測法之文獻回顧 19
1-4-5 文獻總結 20
1-5 研究動機 21
1-6 論文架構 21
第二章 理論背景 23
2-1 波導理論 23
2-2 光柵繞射原理 24
2-3 漸逝波基本原理 26
2-4 波導模態共振理論 27
2-5 波導模態共振條件 28
2-6 粒子電漿共振(Particle Plasmon Resonance, PPR) 29
2-7 奈米金粒子特徵光譜特性 30
2-8 生物感測系統檢測原理 31
2-8-1 以共振波長飄移量作為檢測原理 31
2-8-2 以光強度變化作為檢測原理 32
第三章 生物晶片光學特性分析 35
3-1 前言 35
3-2 馬克斯威爾方程式 36
3-3 模型建立 36
3-3-1 幾何模型與網格建立 36
3-3-2 材料參數與邊界條件設定 39
3-4 奈米金粒子對共振波長之影響 41
3-4-1 奈米金分佈對光學特性之影響 46
3-5 建立生物層結構之GMR生物晶片模型 47
3-5-1 幾何模型與材料參數 48
3-6 奈米金位置與光譜之關係 49
3-7 奈米金位置與能量分佈之關係 52
3-8 奈米金位置與電場分布之關係 54
3-9 新型三明治法實際情況之計算 55
3-10有限元素模擬之結果與討論 57
第四章 具有奈米金之波導模態共振式生物晶片之製程與反射式光強度實驗 58
4-1 前言 58
4-2 波導模態共振式生物晶片之製作 58
4-2-1 波導層厚度的控制 59
4-3 奈米金粒子的製備與修飾 60
4-3-1 奈米金粒子合成步驟 61
4-3-2 修飾奈米金粒子於波導層之步驟 61
4-4 波導模態共振反射式光強度實驗 62
4-4-1 波導模態反射式共振光強度實驗流程 62
4-4-2 反射式光強度量測系統架構 63
4-4-3 反射式共振波長光強度實驗步驟 64
4-4-4 反射式共振波長光強度實驗結果 64
4-5 實驗結論與討論 67
第五章 反射式系統檢測生化分子 69
5-1 前言 69
5-2 免疫球蛋白G(Immunoglobulin G, IgG)簡介 70
5-3 生化分子檢測策略 70
5-4 溶液配置與實驗步驟 71
5-4-1 修飾Capture anti-IgG與IgG步驟 73
5-4-2 生物標記檢測步驟 74
5-5 多濃度檢測極限(Limit of detection, LoD)之計算 75
5-6 單濃度檢測極限之計算 77
5-7 免疫球蛋白G標準樣品檢測結果 77
第六章 結論與未來工作 80
6-1 結論 80
6-2 未來展望 81
6-2-1 以新型三明治法檢測IgG 81
6-2-2 改變光柵週期 81
6-2-3 以生物分子結構建立模型 82
第七章 參考文獻 84


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