Collaborative Research: The Hybrid Integration of Plasmonic Interferometer Sensors and Active Optoelectronic Devices on a Single Microfluidic Chip

合作研究:等离激元干涉仪传感器和有源光电器件在单个微流控芯片上的混合集成

基本信息

  • 批准号:
    1128086
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.86万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-10-01 至 2015-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this program is to create a highly integrated sensor system through hybrid integration of passive plasmonic interferometers and Si waveguide array coupled active optoelectronic devices on a single microfluidic chip for low cost, real-time, label-free, lens-free, and multiplexed sensing applications. The proposed device provides a compact and portable sensing solution for point-of-care diagnostics that does not currently exist but is critical for overcoming size and cost barriers of conventional angular-tunable, prism-based surface plasmon resonance systems.The intellectual merit is to integrate chip-scale semiconductor light sources and detectors with plasmonic sensors on a single chip so that light does not need to be coupled into/out of the sensors for analysis. Vertical plasmonic interferometers will perform the sensing function through intensity interrogation at a single wavelength. Curved silicon waveguides are proposed to interconnect active optoelectronic devices and plasmonic interferometers and enhance the sensor performance by preventing uncoupled light from entering the detector. Novel methods to obtain on-chip cancellation of temperature-induced signal drift will also be investigated.The broader impacts are to investigate chip-scale all-in-one sensor platforms and integrate research and education. The outcome of the proposed research will have enormous long-term impacts on biosensing, health care and the national needs. The main goals of the education and outreach program are to enhance the PIs? undergraduate laboratory courses, improve the participation of graduate and undergraduate students in cutting-edge research in nanophotonics and biophotonics, and provide opportunities for under-represented groups in science, technology, engineering, and mathematics disciplines.
该项目的目标是通过在单个微流控芯片上混合集成无源等离子体干涉仪和硅波导阵列耦合有源光电器件来创建一个高度集成的传感器系统,以实现低成本、实时、无标签、无透镜和多路传感应用。该装置为现场诊断提供了一种紧凑、便携的传感解决方案,目前尚不存在,但对于克服传统角度可调、基于棱镜的表面等离子体共振系统的尺寸和成本障碍至关重要。智能的优点是将芯片级半导体光源和探测器与等离子体传感器集成在一个芯片上,这样光就不需要耦合进出传感器进行分析。垂直等离子体干涉仪将通过单波长的强度探测来实现传感功能。提出了弯曲硅波导用于连接有源光电器件和等离子体干涉仪,并通过防止非耦合光进入探测器来提高传感器性能。我们还将研究在芯片上消除温度引起的信号漂移的新方法。更广泛的影响是研究芯片级一体化传感器平台,并整合研究和教育。拟议研究的结果将对生物传感、保健和国家需求产生巨大的长期影响。教育和外展计划的主要目标是提高个人健康指数。本科实验课程,提高研究生和本科生对纳米光子学和生物光子学前沿研究的参与,并为科学、技术、工程和数学学科中代表性不足的群体提供机会。

项目成果

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