GMR生物传感器的原理及研究现状

GMR生物传感器包括三个部分,即免疫磁性微球、高灵敏度GMR传感器以及相关读出电路.与其他生物传感器相比,它具有灵敏度高、分辨力强、价格低、市场普及潜力大、设备小型化及测量过程自动化等优点.综述了GMR生物传感器的研究现状,对相关技术的工作原理进行了分析,提出了GMR生物传感器的应用前景和有待解决的问题.     

GMR生物传感器的原理及研究现状

GMR生物传感器包括三个部分，即免疫磁性微球、高灵敏度GMR传感器以及相关读出电路。与其他生物传感器相比，它具有灵敏度高、分辨力强、价格低、市场普及潜力大、设备小型化及测量过程自动化等优点。综述了GMR生物传感器的研究现状，对相关技术的工作原理进行了分析，提出了GMR生物传感器的应用前景和有待解决的问题。     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta,磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器,并用该种传感器对浓度为200 μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测.实验结果表明,该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350 μV的电压输出信号,随着磁球溶液的继续增加,电压输出信号可以达到最大值450 μV.除去背景干扰信号的影响,由磁球产生的有效电压输出信号为300 μV.此外,交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小.     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta,磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器,并用该种传感器对浓度为200μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测。实验结果表明,该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350μV的电压输出信号,随着磁球溶液的继续增加,电压输出信号可以达到最大值450μV。除去背景干扰信号的影响,由磁球产生的有效电压输出信号为300μV。此外,交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小。     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta，磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器，并用该种传感器对浓度为200μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测。实验结果表明，该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350μV的电压输出信号，随着磁球溶液的继续增加，电压输出信号可以达到最大值450μV。除去背景干扰信号的影响，由磁球产生的有效电压输出信号为300μV。此外，交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小。     

巨磁电阻传感器

利用材料的巨磁电阻 (GMR)效应 ,可制得新一类磁电阻传感器—— GMR传感器。与传统的磁阻传感器相比 ,GMR传感器具有灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、抗恶劣环境、体积小等优点 ,有广泛的应用前景。本文就目前已商业化的几种 GMR传感器的工作原理作一评述     

基于GMR传感器阵列的生物检测研究

利用磁性传感器,特别是GMR传感器,对生物特异性反应进行检测,从而解决传统荧光检测存在的标记易失、可重复性差,对设备和技术人员要求高等缺点.采用超顺磁磁珠作为磁性标记物,将其与被测生物分子充分结合后固定在芯片表面,再通过磁阻传感器的磁阻变化检测磁性标记的存在.采用高灵敏度的GMR传感器和磁性含量高的磁性颗粒,减小标记与传感器之间的距离和尺度差异,能提高阵列生物检测性能.将GMR传感器阵列应用在生物检测上是极具发展前途的研究方向,通过对已有方案的改良或选用新型的材料,最终会实现磁性生物传感器灵敏、快速、便捷的实际应用.     

基于GMR生物传感器的甲胎蛋白检测

采用磁控溅射、光刻、离子束刻蚀和剥离工艺等工艺和方法,制备了多层膜结构的巨磁阻(GMR)生物传感器件,并利用此种传感器来检测甲胎蛋白。在传感器表面通过生物处理固定甲胎蛋白单克隆抗体(McAb1)作为探针,以捕获目标抗原———甲胎蛋白。用直径1μm的超顺磁磁珠标记目标抗原。当传感器表面抗体将目标抗原捕获后,磁珠标记即被固定在GMR传感器的表面。垂直于传感器表面施加230 Oe(1 Am-1=4π×10-3 Oe)的磁场,即可检测到由磁珠产生的信号。本实验对质量浓度为1 ng/mL的甲胎蛋白进行了检测,得到了信号为0.29～0.34Ω的电阻变化值。此种检测方法可用于诊断原发性肝癌。     

热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化.对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析,并通过实验,研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率(MR)的影响.最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀.     

热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化。对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析，并通过实验，研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率（MR）的影响。最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀。     

用于巨磁阻生物传感器检测的模拟前端电路

提出一种用于巨磁阻(GMR)生物传感器检测的模拟前端电路。电路采用电压检测的方法,包括基准电压源,单位增益缓冲器,电荷转移型开关电容采样保持电路,流水线模数转换器四部分;基准电压源用于产生传感器阵列的片内激励电压;传感器阵列的检测输出电压经单位增益缓冲器后,由开关电容采样保持电路进行采样,保持,放大;最后经过流水线模数转换器输出数字码流;芯片采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS厚栅氧工艺实现。测试结果表明,在电源电压3.3 V,20 MHz时钟下测试,整体电路输出信号有效精度达到7.2 bit,功耗33 mW,满足GMR生物传感器的检测要求。     

Phenomenological Theory for Giant Magnetoresistance Oscillation in Magnetic Multiplayer

Electrical transport properties in nanostructure have experimentally and theoretically importance. The interest in such researches is stimulated by possible applications in microelectronic devises such as giant magnetoresistance (GMR) sensor and magnetic random access memory (MRAM). One interesting property of the electrical transport in magnetic multilayer composed of ferromagnetic separated by nonmagnetic layers is the spacer dependence of GMR oscillation, which is generally believed to …     

基于巨磁致电阻电流检测机理的电流驱动同步整流器

本文将一种基于巨磁致电阻(Giant Magneto Resistive--GMR)的电流检测技术应用于同步整流技术中.该技术可以克服传统电流驱动同步整流器中电流检测器件损耗较大、不能测直流、漏感大、不能工作于高频等缺点.本文内容包括GMR电流检测技术原理和性能分析,GMR电流检测电流驱动同步整流正激变换器的实验研究.研究结果表明,该变换器工作性能理想,在轻载情况下效率有较大幅度的提高,说明GMR是一种可以实际应用的电流检测技术.     

表面横波生物传感器的灵敏度分析

分析了延迟线型表面横波(STW)生物传感器的灵敏度与栅阵材料、厚度的关系。给出了计算栅阵对表面横波束缚能力的方法,由STW的束缚能力可以直接得到传感器的灵敏度。从Auld微扰理论出发推导出表面横波传感器灵敏度的表达式。根据上述理论分析,以AT切割压电石英基片为例,分别计算金、银、铝三种栅阵材料在不同厚度时的传感器灵敏度,并给出对比分析结果。结果表明,在相同栅阵厚度时,采用金栅阵的传感器灵敏度最高,银次之,铝最小;传感器的灵敏度随着栅阵厚度的增加而增加。     

纳米磁多层结构中电流驱动自旋波发射

回顾了纳米磁多层结构中电流感应自旋矩传输和电流驱动磁化矢量进动引起的自旋波发射等新量子效应的研究现状及发展。基于该效应的纳米磁多层微波振荡器件具有结构简单、无须外加磁场、容易集成等特点,在现代通信领域具有广阔的应用前景,备受国内外研究者的关注。介绍了自旋波发射效应的理论处理方法和实验研究进展,讨论了自旋波发射器件的工作原理和铁磁膜的磁化方向、外磁场方向、大小及驱动电流对器件性能的影响。目前研制的器件的效率较低、振荡功率小,采用新的垂直磁化结构有助于解决上述问题。     

纳米等离子体及其在生物传感器中的应用

近年来,基于表面等离子体的材料和器件在基础科学和应用科学研究领域受到了极大关注。首先介绍了纳米等离子体与激发光的作用机理及其展现的独特效应;然后分别介绍了纳米等离子体作为传感手段在DNA分子尺、单纳米粒子检测、表面增强型喇曼光谱等研究方向的最新进展,以及作为纳米操控手段在基因表达和抑制方面的研究进展;最后对表面等离子体在纳米技术领域的应用进行了讨论,并对其广阔的发展前景进行了展望。