美國(guó)紐約州立大學(xué)水牛城分校(UniversityofBuffalo)的研究人員們最近開(kāi)發(fā)出一種通用的奈米級(jí)基板，可望為目前普遍使用的物質(zhì)感測(cè)器技術(shù)——“表面增強(qiáng)拉曼散射”(SERS)提供關(guān)鍵的“萬(wàn)能鑰匙”(skeletonkey)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)成本低廉的單晶片版本。

　　這種針對(duì)物質(zhì)感測(cè)器開(kāi)發(fā)的通用型奈米級(jí)基板，能夠大幅削減目前的裝置成本，包括從機(jī)場(chǎng)安全偵測(cè)器、疾病與環(huán)境污染的辨識(shí)，以及藝術(shù)畫(huà)作的鑒定。根據(jù)研究人員們表示，這種通用的基板可透過(guò)SERS技術(shù)，取代當(dāng)今需要某種特定波長(zhǎng)的基板。

　　“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種未經(jīng)報(bào)導(dǎo)的獨(dú)特基板，”約州立大學(xué)水牛城分校電子工程教授QiaoqiangGan表示，“我們能以奈米圖案單層捕獲寬頻的光源，并將它擠壓于狹窄的縫隙中，以取得必要的局部場(chǎng)效增強(qiáng)效果。先前研究的奈米結(jié)構(gòu)僅適用于窄頻。”該校博士候選人NanZhang與KaiLiu也協(xié)助Gan進(jìn)行了這項(xiàng)研究。

　　這種新式感測(cè)器的秘訣在于可作為反射鏡的銀或鋁薄膜，以及二氧化矽或氧化鋁的電解層，用于隨機(jī)分離具有微小金屬奈米粒子的反射鏡。

　　目前，SERS感測(cè)器是一種辨識(shí)任何物質(zhì)種類(lèi)時(shí)所廣泛用的方法;其作法是透過(guò)雷射光線(xiàn)照射，然后讀取該物質(zhì)的拉曼散射簽名，使其得以搭配廣泛可用且任何感興趣的化學(xué)或生物物質(zhì)。遺憾的是，Gan指出，當(dāng)今不同的物質(zhì)測(cè)試必須使用各種不同的基板，加上用于執(zhí)行這些測(cè)試的消耗品由于制造技術(shù)復(fù)雜而過(guò)于昂貴。

　　然而，由于約州立大學(xué)水牛城分校開(kāi)發(fā)出新的“通用型”基板，透過(guò)奈米級(jí)圖案技術(shù)可望改善SERS辨識(shí)物質(zhì)的能力，以及降低建置程序的成本。

　　Gan說(shuō)：“在使用傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)，人們必須利用能與相應(yīng)波長(zhǎng)搭配的合適基板，然后重覆實(shí)驗(yàn)不同波長(zhǎng)時(shí)的結(jié)果，這十分浪費(fèi)時(shí)間。而且還會(huì)消耗更多的物質(zhì)與基板。”

　　其秘訣在于這種新的奈米圖案基板，具備了捕捉廣泛雷射波長(zhǎng)的能力，從而可使單個(gè)元件快速執(zhí)行完光譜測(cè)試，而無(wú)需為所使用的每一種雷射波長(zhǎng)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。Gan將它比喻為這一過(guò)程中的“萬(wàn)能鑰匙”，不必再為每一種所用光源的波長(zhǎng)分別解鎖了。這種基板還增加了拉曼散射的響應(yīng)密度，從而實(shí)現(xiàn)功耗更低且成本低廉的光源。

　　這種奈米圖案基板利用(銀或鋁)薄膜在電介質(zhì)下方作為反射鏡，隨機(jī)測(cè)量奈米級(jí)金金屬粒子。其結(jié)果是，在拉曼散射辨識(shí)技術(shù)中所用的光源節(jié)任何波長(zhǎng)都有適當(dāng)?shù)墓庾訄D案。

　　至于未來(lái)，Gan認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)還不足以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，因此，目前正尋找制造合作夥伴或進(jìn)行授權(quán)。

　　“我們正與一些企業(yè)合作，追求商業(yè)化的機(jī)會(huì)，因?yàn)槲覀兊慕Y(jié)構(gòu)是非常低成本的。目前，商用SERS基板仍然相對(duì)昂貴。我們相信這種通用晶片可為用戶(hù)提供一個(gè)選擇，使其進(jìn)行第一次篩選試驗(yàn)，確定在相同晶片上利用幾種不同波長(zhǎng)的化學(xué)/分子是什么物質(zhì)，”Gan表示。