據每(měi)日科學網日前報道,新(xīn)加坡研究人員利用黃金納米陣列開(kāi)發出適於商業應用(yòng)的高性能(néng)表麵增強拉曼光譜傳感器。
表麵增強拉曼光譜技(jì)術(SERS)是(shì)在印度(dù)科(kē)學家拉曼1928年發現拉曼散射現(xiàn)象的基礎上發展起來(lái)的。利用拉曼光譜技術可以非(fēi)常方(fāng)便地(dì)鑒(jiàn)定(dìng)物質成(chéng)分(fèn),現已成為探測界麵特性和分子間相互作用、表征(zhēng)表麵分子吸附行為和分子(zǐ)結構的有效工具(jù),廣泛應用於癌症診(zhěn)斷和食品檢測等領域。不過,由於很多分子直接通過拉曼光譜無法檢(jiǎn)測出信號,需要通過拉曼增強技術,將這些分子吸附在納米(mǐ)金屬表麵,在特定波長的(de)激光照射下,利(lì)用表麵增強(qiáng)拉曼光譜傳感器檢(jiǎn)測(cè)出待檢物質。
新加坡科(kē)技研究院(A*STAR)材料工程研究所(suǒ)的研究人(rén)員製造出一種非常密集且有規律(lǜ)的黃金納米陣列,在自組裝和傳感等方麵具有獨特的優點。此外,他們還(hái)成功將該納(nà)米陣列置於光纖(xiān)端頭塗層中,使得該技術有望(wàng)在遙感(gǎn)監測危險廢棄物方(fāng)麵具有廣泛的應用前景。
研(yán)究人員在塗有自聚物納米粒子的表麵進行納米陣列的自組裝,較小的黃金納米粒子會自發附著(zhe)。僅僅依靠塗層和吸附這些簡單的(de)過程,就可穩定高產地形成小於10納米的納米簇。通過調整聚合(hé)物的規模和密度等特征,研究人員可以調節納米簇的大小和密度,使表麵增強拉曼散射(shè)達到最大化。該技術的效率非常高:塗(tú)滿(mǎn)100毫米直徑的晶片,或200光纖端(duān)頭,僅需要不超過10毫克的聚合物和100毫克的黃金納米粒子,而聚合物和納米粒(lì)子(zǐ)均可低成本大量生產。
由於(yú)納米陣列的形成過程完全是自組(zǔ)裝過程(chéng),因此該技術(shù)不需要專門的設備(bèi)或特定的無塵室,非常適(shì)合低成本商業化(huà)生產。目前該技術(shù)已(yǐ)在新(xīn)加坡、美國和中國(guó)申請了專利。
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