基于微流控芯片的钾盐溶液太赫兹光谱特性研究

李青君， 沈 妍， 孟庆昊， 王国阳， 叶 萍， 苏 波， 张存林

首都师范大学物理系， 太赫兹光电子学教育部重点实验室， 太赫兹波谱与成像北京市重点实验室， 北京成像理论与技术高精尖创新中心， 北京 100048

引 言

检测不同生物分子的生物化学性质有很多种方法， 例如拉曼光谱(Raman spectra)、 红外光谱 (infrared spectroscopy) 和X射线衍射 (diffraction of X-rays) 等。 虽然上述方法各有优点， 但是太赫兹时域光谱技术由于其低能， 无毒、 无损、 省时等特性被广泛应用于分子的生物化学性质的检测。 近年来， 太赫兹时域系统发展十分迅猛， 已经广泛应用于医学和生物学等诸多领域， 太赫兹时域系统可以通过获取生物分子的振幅和相位信息来提供足够的分子级相互作用的光学特性[1-4]。 另外， 太赫兹(THz)是一种电磁波， 其频率范围为0.1～10 THz， 波长范围为3 000～30 μm。 它的波段能覆盖半导体、 等离子体， 有机体和生物大分子等物质的特征谱， 利用该频段可以加深和拓展人类对物理学、 化学、 天文学、 信息学和生命科学中一些基本科学问题的认识[5-8]， 对进一步研究生化反应提供了有力的手段。

大部分生物分子的生物活性只有在水溶液中才能体现出来， 而水对太赫兹波具有极强的吸收特性， 这主要是因为氢键的影响， 所以如何减少氢键的影响成为利用太赫兹技术研究溶液中生物分子的关键环节[9-11]。 目前已有研究表明电场、 磁场、 激光激励和温度等因素均会对水中氢键产生影响， 这为利用太赫兹技术探究水溶液中生物分子的动态特性指明了方向。……