臺灣國際科展

傅立葉轉換於奈米螢光鑽石超微量偵測之研究

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2020年
科別
物理與天文學
得獎情形
三等獎
學校名稱
臺北市立第一女子高級中學
指導老師
張煥正;張清俊
作者
陳珊妮;高歆嵐
關鍵字
傅立葉轉換(Fourier transform)、奈米螢光鑽石(fluorescent nanodiamond)、超微量偵測(concentration measurement of extreme dilute solution)

摘要或動機

螢光奈米鑽石(Fluorescent Nanodiamond, FND)主要應用於生物定位,其結構中與一個氮原子相鄰的晶格缺陷部分(Nitrogen-Vacancy, NV^-)照射波長532nm的雷射會發出637nm的螢光,對FND施加磁場會使螢光強度減弱。由於在低濃度溶液中螢光訊號會被溶液的背景雜訊掩蓋而難以偵測,因此設計實驗對FND施加穩定變換的磁場,此動作能夠使螢光強度也進行相同週期的變化。針對此週期進行快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transformation, FFT)得出的數值會與螢光強度呈正比,進而推知FND濃度,有效排除不隨磁場變動的背景雜訊。研究結果顯示,施加磁場並使用FFT能夠成功排除牛血清蛋白(Bovine Serum Albumin, BSA)、碘化丙啶(Propidium Iodide, PI)、水、血液的背景輻射,且FND在高離子濃度溶液中會沉澱,在表層包覆BSA則可以有效地改善此現象。FND不易受到血液的背景輻射干擾螢光測定。


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