北京时间06月09日消息,中国触摸屏网讯,美国纽约州立大学水牛城分校(University of Buffalo)的研究人员们最近开发出一种通用的奈米级基板,可望为目前普遍使用的物质感测器技术——“表面增强拉曼散射”(SERS)提供关键的“万能钥匙”(skeleton key),进一步实现成本低廉的单晶片版本。

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     这种针对物质感测器开发的通用型奈米级基板,能够大幅削减目前的装置成本,包括从机场安全侦测器、疾病与环境污染的辨识,以及艺术画作的鉴定。根据研究人员们表示,这种通用的基板可透过SERS技术,取代当今需要某种特定波长的基板。

     “我们已经开发出一种未经报导的独特基板,”约州立大学水牛城分校电子工程教授Qiaoqiang Gan表示,“我们能以奈米图案单层捕获宽频的光源,并将它挤压于狭窄的缝隙中,以取得必要的局部场效增强效果。先前研究的奈米结构仅适用于窄频。”该校博士候选人Nan Zhang与Kai Liu也协助Gan进行了这项研究。

     这种新式感测器的秘诀在于可作为反射镜的银或铝薄膜,以及二氧化矽或氧化铝的电解层,用于随机分离具有微小金属奈米粒子的反射镜。

     目前,SERS感测器是一种辨识任何物质种类时所广泛用的方法;其作法是透过雷射光线照射,然后读取该物质的拉曼散射签名,使其得以搭配广泛可用且任何感兴趣的化学或生物物质。遗憾的是,Gan指出,当今不同的物质测试必须使用各种不同的基板,加上用于执行这些测试的消耗品由于制造技术复杂而过于昂贵。

     然而,由于约州立大学水牛城分校开发出新的“通用型”基板,透过奈米级图案技术可望改善SERS辨识物质的能力,以及降低建置程序的成本。

     Gan说:“在使用传统技术时,人们必须利用能与相应波长搭配的合适基板,然后重覆实验不同波长时的结果,这十分浪费时间。而且还会消耗更多的物质与基板。”

     其秘诀在于这种新的奈米图案基板,具备了捕捉广泛雷射波长的能力,从而可使单个元件快速执行完光谱测试,而无需为所使用的每一种雷射波长进行手动调整。Gan将它比喻为这一过程中的“万能钥匙”,不必再为每一种所用光源的波长分别解锁了。这种基板还增加了拉曼散射的响应密度,从而实现功耗更低且成本低廉的光源。

     这种奈米图案基板利用(银或铝)薄膜在电介质下方作为反射镜,随机测量奈米级金金属粒子。其结果是,在拉曼散射辨识技术中所用的光源节任何波长都有适当的光子图案。

     至于未来,Gan认为这项技术还不足以实现商业化,因此,目前正寻找制造合作夥伴或进行授权。

     “我们正与一些企业合作,追求商业化的机会,因为我们的结构是非常低成本的。目前,商用SERS基板仍然相对昂贵。我们相信这种通用晶片可为用户提供一个选择,使其进行第一次筛选试验,确定在相同晶片上利用几种不同波长的化学/分子是什么物质,”Gan表示。
 

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