研究目的
为证明氧化石墨烯基薄膜在光纤传感器中既可作为灵敏涂层，又能作为损耗模共振产生材料，从而简化器件制备并提高折射率检测的灵敏度。
研究成果
基于氧化石墨烯的薄膜能有效作为光纤传感器中兼具高灵敏度与线性磁响应特性的涂层，实现无迟滞现象的高灵敏度折射仪。八层器件灵敏度高达12460 nm/RIU，超越现有材料。该方法简化了制备工艺，并可通过特定识别基团功能化拓展至多种分析物检测。未来工作应聚焦于集成选择性化学体系以实现靶向传感。
研究不足
该研究仅限于使用甘油-水溶液的折射计量应用；需通过其他分析物进行进一步验证。灵敏度会随双层膜层数增加（如20层）而降低，且制造工艺可能需要优化以实现可扩展性。光谱仪的量程限制了对某些折射率值的测量，且未评估涂层在不同环境中的长期稳定性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用逐层组装法制备了氧化石墨烯（GO）和聚乙烯亚胺（PEI）薄膜光纤传感器，通过产生损耗模共振（LMR）实现检测。设计原理是将GO同时作为LMR生成层和敏感涂层，无需额外金属氧化物层。LMR生成的理论模型基于薄膜的介电常数条件。
2：样本选择与数据来源：
使用200微米芯径多模光纤（FT200EMT，Thorlabs公司），去除包层后制备样品。实验样本包含8层和20层PEI-GO涂层的 光纤器件，以及用于涂层表征的硅基基底。数据来源于折射率（RI）分别为1.333、1.362、1.392和1.420的甘油-水溶液透射光谱。
3：392和420的甘油-水溶液透射光谱。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括卤钨白光源（HL2000，Oceanoptics公司）、光谱仪（USB2000，Oceanoptics）、扫描电镜（NanoSEM 450 FEG，FEI）、轮廓仪（DektakXT，布鲁克）、光纤切割刀（NorthLab ProCleave LD II）、熔接机（Fitel S178A）和超声波清洗器（Ultrawave公司）。材料包括GO粉末（Graphenea）、PEI（Sigma Aldrich）、KOH（Sigma Aldrich）、甘油及超纯水。
4：实验流程与操作步骤：
光纤纤芯羟基化处理后，通过浸渍辅助逐层组装法依次沉积PEI和GO双层膜（每次浸渍5分钟，含冲洗干燥步骤）。每沉积一层双层膜即采集透射光谱监测涂层沉积情况。传感器静态特性测试采用甘油溶液浸泡法，动态特性测试采用40%与60%甘油溶液交替浸泡法。光谱数据通过OceanView软件采集。
5：数据分析方法：
采用MatLab程序拟合LMR吸收峰的多项式函数（二次方），实现波长偏移的精确追踪。灵敏度以nm/RIU为单位计算，响应时间根据信号变化百分比估算。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
multimode optical fiber
FT200EMT
Thorlabs, Inc.
Used as the waveguide core for sensor fabrication after cladding removal.
暂无现货
预约到货通知
-
halogen white light source
HL2000
Oceanoptics Inc.
Served as the excitation source for transmitting light through the optical fiber sensor.
暂无现货
预约到货通知
-
spectrometer
USB2000
Oceanoptics
Collected and analyzed the transmitted light spectra to monitor LMR absorption bands.
立即获取同款设备 -
scanning electron microscope
NanoSEM 450 FEG
FEI
Used to examine the uniformity and texture of the deposited thin films on silicon substrates.
暂无现货
预约到货通知
-
profiling system
DektakXT
Bruker
Measured the thickness of the PEI-GO coatings deposited on silicon substrates.
立即获取同款设备 -
fusion splicer
Fitel S178A
Fitel
Spliced optical fiber fragments to pigtails for connection to the characterization setup.
暂无现货
预约到货通知
-
cleaver
NorthLab ProCleave LD II
NorthLab
Used to cleave optical fiber fragments for sensor assembly.
暂无现货
预约到货通知
-
sonicator
Ultrawave limited Cardiff CF2 1YY
Ultrawave
Used for pre-assembly sonication of GO suspension to enhance nanosheet separation.
暂无现货
预约到货通知
-
graphene oxide powder
Graphenea
Used as the primary material for fabricating the LMR-generating and sensitive coatings.
暂无现货
预约到货通知
-
polyethylenimine
product number 03880
Sigma Aldrich
Used in layer-by-layer assembly with GO to form the LMR-generating coating.
暂无现货
预约到货通知
-
potassium hydroxide
Sigma Aldrich
Used for hydroxylation of the optical fiber core to instigate a negative charge.
暂无现货
预约到货通知
-
登录查看剩余9件设备及参数对照表
查看全部
