Введение
ГЛАВА 1 Микрофлюидные системы, или системы микроанализа на основе химических микрочипов 13
1.1 Производство химических микрочипов 16
1.2 Методы реализации 19
1.2.1 Смешивание и реакция в потоке 21
1.2.2 Массоперенос в системах «жидкость-жидкость» 22
1.2.3 Электрофоретическое разделение компонентов пробы 31
1.3 Системы детектирования аналитического сигнала в химических микрочипах 35
1.3.1 Лазерно-индуцируемая флуоресценция
1.3.2 Хемилюминесценция 36
1.3.3 Термолинзовая микроскопия 38
1.3.4 Электрохимическое детектирование 38
1.3.5 Масс-спектрометрия 39
1.3.6 Перспективы развития — интегрированная оптика 40
1.4 Заключение к главе 1 43
ГЛАВА 2 Термооптическое детектирование в микрофлюидных системах 44
2.1 Термолинзовая микроскопия 45
2.2 Математический аппарат 48
2.3 Области применения 49
2.4 Аналитические приложения в микрофлюидных системах 50
2.5 Заключение к главе 2 54
2.6 Основные этапы работы 55
ГЛАВА 3 Аппаратура, методики и техника эксперимента 56
3.1 Аппаратура 56
3.1.1 Термолинзовый спектрометр 56
3.1.2 Термолинзовый микроскоп 60
3.1.3 Настольный термолинзовый микроскоп 65
3.1.4 Другие приборы, использованные в работе 66
3.2 Проточные системы 67
3.2.1 Изготовление химических микрочипов 67
3.2.2 Подготовка химических микрочипов к работе 73
3.2.3 Обеспечение потоков в микроканалах 74
3.3 Реагенты и растворители 79
3.4 Обработка результатов измерений 80
3.5 Методики 82
3.5.1 Варьирование мощности 82
3.5.2 Влияние состава среды на термооптические измерения 82
3.5.3 Исследования экстракционного массопереноса на примере кобальта с 2-нитрозо-1-нафтолом методом термолинзовой спектрометрии 83
3.5.4 Определение меди с дитиокарбаминатом в экстракционно-термолинзовом варианте 83
3.5.5 Исследования экстракционного массопереноса на примере меди с дитиокарбаминатом методом термолинзовой спектрометрии 84
3.5.6 Исследования экстракционного массопереноса на примере кобальта с 2-нитрозо-1-нафтолом методом термолинзовой микроскопии 85
3.5.7 Определение пестицида карбарила в микро-экстракционном варианте методом термолинзовой микроскопии 85
3.5.8 Определение пестицидов карбаматного ряда в микро-экстракционном варианте методом термолинзовой микроскопии 87
3.5.9 Мицеллярная электрокинетическая хроматография 88
3.5.10 Электрокинетическое разделение продуктов азосочетания пестицидов карбаматного ряда в микрочиповом варианте с гидродинамическим вводом пробы 88
ГЛАВА 4 Инструментальные особенности термооптических измерений в двухфазных системах 90
4.1 Метрологические характеристики 90
4.1.1 Нормальное распределение 90
4.1.2 Определение коэффициента А:синхронного усилителя 92
4.1.3 Инструментальная погрешность приборов (погрешность сигнала от сигнала) и их сравнение 92
4.2 Варьирование мощности 94
4.2.1 Термолинзовая спектрометрия 94
4.2.2 Термолинзовая микроскопия 95
4.3 Частота прерывателя и размеры термолинзы в термооптической спектроскопии 95
4.3.1 Частота прерывателя 95
4.3.2 Размер термолинзы 98
4.3.3 Эффект стенок 98
4.3.4 Влияние границы раздела фаз 99
4.4 Конвекция в термооптических методах 101
4.4.1 Расчеты чисел Грассхофа 102
4.4.2 Управление параметрами колебаний 103
4.5 Заключение к главе 4 106
ГЛАВА 5 Влияние характеристик систем на термооптические измерения 108
5.1 Влияние состава среды на термооптические измерения 108
5.1.1 Воспроизводимость термолинзовых измерений 109
5.1.2 Определение несмешивающихся неокрашенных растворителей 110
5.2 Влияние скорости потока на чувствительность измерений при использовании термолинзового микроскопа
5.2.1 Состав среды 111
5.2.2 Мощность индуцирующего лазерного излучения 112
5.3 Заключение к главе 5 114
ГЛАВА 6 Перенос вещества через границу раздела фаз и реакции на границе раздела фаз жидкость-жидкость 115
6.1 Экстракционные процессы в макро-пространстве на примере модельных систем трис-{2-
нитрозо-1-нафтолата) кобальта(Ш) и бис-диэтилдитиокарбамината меди(П) 115
6.1.1 Выбор систем 115
6.1.2 Оптимизация проведения фототермических реакций 116
6.1.3 Исследование процессов массопереноса через границу раздела фаз жидкость-жидкость 118
6.2 Проточная экстракция в химическом микрочипе на примере модельной системы трис-(2-нитрозо-1-нафтолата) кобальта(Ш) 125
6.2.1 Модельные исследования предварительно синтезированного комплекса 125
6.2.2 Стабилизация поверхности раздела фаз жидкость-жидкость в микроканалс 126
6.2.3 Оптимизация измерений экстракционных процессов в химическом микрочипе 127
6.2.4 Влияние скоростей потоков фаз на экстракционные процессы в микроканале 132
6.2.5 Исследование процесса массопереноса /я/?ис-(2-нитрозо-1-нафтолата) кобальта 135
6.2.6 Метрологические характеристики экстракционного определения кобальта 137
6.3 Экстракционное определение карбарила с 2,4,6-триметиланилином в двухфазном микропотоке в химическом микрочипе 137
6.3.1 Выбор систем 137
6.3.2 Оптимизация проведения фотометрической реакции 138
6.3.3 Модельные исследования предварительно синтезированного комплекса 139
6.3.4 Подбор условий экстракции в химическом микрочипе 139
6.3.5 Метрологические характеристики экстракционного определения карбарила 142
6.3.6 Заключение 144
6.4 Экстракционное микрочиповое определение пестицидов карбаматного ряда с ионом нитробензолдиазония в двухфазном микропотоке 144
6.4.1 Оптимизация проведения фотометрической реакции 145
6.4.2 Определение оптимальных экстракционных условий в химическом микрочипе 146
6.4.3 Экстракционное определение пестицидов карбаматного ряда 149
6.5 Заключение к главе 6 151
ГЛАВА 7 Сочетание экстракции и разделения при помощи капиллярного электрофореза в химическом микрочипе с термолинзовым микроскопическим детектированием 153
7.1 Оптимизация условий разделения в макро-пространстве 153
7.2 Особенности электрокинетического разделения в химическом микрочипе с гидродинамическим вводом пробы 157
7.3 Оптимизация условий разделения в химическом микрочипе 158
7.4 Разделение азо производных пестицидов карбаматного ряда в химическом микрочипе с термолинзовым детектированием 160
7.4.1 Влияние времени инжекции на разделение 160
7.4.2 Влияние скорости потока пробы на разделение 161
7.5 Заключение к главе 7 166
Заключение 167
Выводы из работы 169
Благодарности 171
Список литературы 172
