53、液体晶体传感器与光学编码器莫尔条纹的研究进展

液体晶体传感器与光学编码器莫尔条纹的研究进展

液体晶体传感器监测过氧化氢溶液

传感器原理与响应特性

液体晶体（LC）基氧化剂传感器可用于实时、无标记地监测过氧化氢（H₂O₂）溶液。其检测原理基于H₂O₂与表面胺基之间的表面反应，使LC发生取向转变，从随机平面取向变为垂直取向。在检测H₂O₂水溶液时，通过光学测量可轻松观察到LC的取向转变。这种取向响应是H₂O₂分子与表面胺基之间竞争相互作用的结果，表面反应引起的光学信号变化可以实时探测，而且LC生物传感器的光学外观用肉眼就能观察到，无需复杂的仪器。

对于200 mM - AEAPS传感层，H₂O₂溶液浓度对响应时间有显著影响。响应时间随着H₂O₂浓度的增加而延长。为了精确测量LC传感器的响应时间，定义了一个完整反应时间，即灰度变化值几乎都在正态分布均值的三个标准差范围内。通过实验发现，H₂O₂水溶液的检测限在200 - 500 mg/L。当分析物浓度低于检测限时，响应时间太快，难以准确捕捉图像；而浓度高于检测限时，响应时间则会大大延长。

不同浓度AEAPS传感层的影响

为了扩展分析物水溶液的检测限，分别制备了150 mM和300 mM的AEAPS传感层。
- 300 mM - AEAPS传感层 ：不同H₂O₂溶液浓度下的瞬态灰度变化表明，传感特性与之前的结果相符。H₂O₂溶液浓度越高，响应时间越长。检测限范围增加到500 - 800 mg/L，这说明增加AEAPS浓度可以有效提高H₂O₂水溶液的检测范围。
- 150 mM - AEAPS传感层 ：对25、50、100、200、300、40