新型单平面数字微流芯片及其在芯片实验室中的应用研究

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1、指导小组成员万方数据黄宜平(复旦大学)刘冉(复旦大学)范士冈(国立台湾大学)刘爱群(新加坡南洋理工大学)万方数据复旦大学博士学位论文目录Ej录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．i图目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．iii表目勇匙⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．vii摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ixAbstra

2、ct⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯xi第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1微型芯片实验室⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。21．2数字微流体芯片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31．3基于EWOD的单平面数字微流体芯片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．121．3．1基于EWOD的单平面数字微流体芯片的结构⋯⋯⋯⋯⋯．131．3．2基于EWOD的单平面数字微流体芯片的应用⋯⋯⋯⋯⋯．161．3．3葡萄糖检

3、测芯片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯181．3．4面临的挑战⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．251．4论文内容和创新⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯261．4．1主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯261．4．2主要创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．281．5论文大纲⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．29第二章新型单平面数字微流体芯片的设计和制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯302．1介电湿润和单平面驱动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．

4、．302．2极性相关单平面微流体器件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯352．2．1极性相关介电湿润现象⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯352．2．2极性相关单平面微流体器件的设计和测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯372．3微电极簇单平面微流体器件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯422．3．1微局域电场模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．422．3．2微电极簇单平面微流体器件的设计和测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯432．4耦合接地单极性单平面微流体器件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。542．4．1耦合接地原理的发现和介电湿润实验⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯542．4．2耦合接地单极性单平面微流体器件的设计和测试⋯⋯⋯⋯602．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．64第三章单平面数字微流体器件的优化与低电压驱动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．653．1表面疏水层⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯66万方数据复旦大学博士学位论文3．1．1化学修饰的ZnO纳米棒超疏水表面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．673．1．2ZnO纳米棒、CF。聚合物和Teflon疏水层的对比测试⋯⋯723．2绝缘介质层⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯773．2．1有机透明绝缘介质层的对比测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯783．2．2无机透明绝缘介质层的对比测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯803．3油中的介电湿润测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯823．4低电压的单极性单平面微流体器件驱动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯833．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯86第四章单平面数字微流体器件在化学发光检测中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯874．1化学发光LOC系统的仿真和设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。874．1．1单平面微流体器件化

7、学发光检测的光学仿真和验证⋯⋯⋯884．1．2用于化学发光检测的单平面微流体器件的设计⋯⋯⋯⋯⋯924．2单平面数字微流体器件的制备及系统搭建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。944．2．1电极的设计及工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯954．2．2系统搭建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．974．3单平面微流体器件上的双氧水及葡萄糖检测应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯1004．3．1双氧水检测实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1014．3．2葡萄糖检测实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1054．4本章小结

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯109第五章用于化学发光检测的单平面器件优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1115．1EWOD器件的疏水失效与退火恢复⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1115．1．1器件表面的亲水变性现象与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1115．1．2器件表面退火复原与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1145．2器件的优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1185．2．1片上集成加热器的模拟计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯