Laborforscher gefunden möglicherweise eine Methode, Raman-Spektroskopie als Hilfsmittel für niedrige Konzentrationen der Substanzen herein kennzeichnen zu verbessern extrem -. Mögliche Anwendungen für Raman-Spektroskopie umfassen medizinische Diagnose, Droge/chemische Entwicklung, Kriminalistik und in hohem Grade tragbare Erfassungssysteme für Staatssicherheit.
Die Fähigkeit, Moleküle bei niedrigen Konzentrationen mit großer Besonderheit zu kennzeichnen und die nichtinvasiven, zerstörungsfreien Maße zur Verfügung zu stellen hat zu den zunehmenden Gebrauch von Raman-Spektroskopie als geltende analytische Technik geführt. Aber ein Schwachpunkt dieser Technik ist sein Mangel an Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit bei extrem - niedrigen Konzentrationen gewesen.
Vom links: Elaine Behymer, Tiziana-Anleihe (gesetzt) und postdocs Allan Chang und Mihail Bora.
Raman-Spektroskopie besteht, das Zerstreuen der Leuchte, normalerweise von einem Laser, durch Moleküle einer transparenten Substanz zu beobachten. Der Unterschied bezüglich der Wellenlänge der Streulicht- und Vorfallleuchte kann ausführliche Information über die Beschaffenheit der Substanz zur Verfügung stellen.
„Raman-Zerstreuen stellt einen netten Fingerabdruck von Materialien von Zinsen für Staatssicherheit zur Verfügung,“ sagte Tiziana-Anleihe Mitte LLNLS für Mikro- und Nano-Technologie.
Bond- und ihre Gruppe entwickeln Sie Oberfläche-erhöhte Raman-Spektroskopie (SERS), eine Methode, die Empfindlichkeitsgrößenordnungen erhöht, indem es Signale verbessert. Beim Zeigen des großen Potenzials, haben die Substratflächen, die für SERS, gewöhnlich aufgeraute Metalloberflächen verwendet werden, die variablen Signale unzuverlässig bis jetzt gegolten erbracht. Die aufgeraute Oberfläche erhöht die Interaktion des Moleküls mit dem Metall. Die Herausforderung ist, eine Methode zu finden, eine Substratfläche mit einheitlichen topographischen Merkmalen herzustellen gewesen, die konsequente Signalverbesserungen erbringen.
Etwas von dieser Arbeit wird in einem Papier beschrieben, das in der Ausgabe Im September 2010 Nanotechnologie betitelter „Rigorose Oberfläche Erhöhter Raman-SpektralKennzeichnung des Großen Gebiets, Hoch-Einheitlichkeit, Silber-Überzogene Spitz Zugelaufene Silikon Nanopillar-Reihen veröffentlicht wird,“ wurde die vom Anleihe und von ihrer Gruppe gemeinsam mit Forschern von der Universität von Illinois an der Urbana-Ebene veröffentlicht.
Verbesserte Nano-technik Techniken und Halbleiterfertigungsmethoden haben die Produktion von SERS-Substratflächen aktiviert -- die Basisschicht oder die Beschaffenheit auf 4 - zu den 6-Zoll- Wafers -- das sind zuverlässiger. Die Taste ist Substratflächen mit „der Reproduzierbarkeit“, die für zuverlässige Analyse genügend ist. LLNL-Forscher haben an einigen Techniken gearbeitet, um eine robustere und einheitlichere Substratfläche zu erzielen, die hohe Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit beibehält.
Elektromagnetische und chemische Verbesserungen sind zwei Faktoren, die SERS-Gesamtverbesserung beeinflussen (in Bezug auf Raman). Das erste ist stärker und beträgt die Verbesserungen mit 106-108 Größen, während das zweite für 10-100 Faktoren gewöhnlich verantwortlich ist. Um die elektromagnetischen Effekte auszunutzen, müssen die metallischen nanostructures richtig konstruiert werden.
In einem Artikel, der „Plasmon-ResonanzKammern in Vertikalen Nanowire-Reihen“ Anfang des Jahres veröffentlicht werden in den Nano-Schreiben betitelt wird, forschen die Gruppe des Anleihe, eine innovative Auslegung unter Verwendung einer Vertikale eine gold-überzogene nanowire Reihensubstratfläche nach, die starke und kontrollierbare Verbesserung liefern würde. Die Innovation des LLNL-Teams ist die Fälschung von Resonanzkammern „des melodischen“ Plasmon in den vertikalen Kabelreihen -- Kammern sind der Platz zwischen den vertikalen Kabeln. Mihail Bora, ein postdoc, dass die Gruppe des verbindenden vor Anleihe einem Jahr, schwer in dieses Teil des Projektes miteinbezogen und erklärt wird, dass Oberfläche Plasmons die elektromagnetischen Wellen sind, die Leuchte ähnlich sind, ausgenommen sie auf metallischen Oberflächen begrenzt werden. Die Justage der Plasmonresonanz wird erzielt, indem man die geometrischen Abmessungen der Kammer steuert.
Sie führen die kleinste optische Resonanzkammer, die Tausenden Zeiten ist, die der Leuchte kleiner als Wellenlänge sind ein und zeigten, dass hinauszugehen ist möglich, über diese Beugungsgrenze, indem man Oberflächenplasmons verwendet. Resonanzkammern werden aktuell verwendet, damit Oberfläche erhöhte Raman-Spektroskopie chemische Parameter (Konzentration) entdeckt. „Indem Sie die Leuchte in solchen festen Platz, die wir in der Lage sind, intensive Bereiche zu erstellen, die nützlich sind, wenn man das Spektroskopiesignal erhöht,“ Kleben Sie sagte begrenzen.
Diese Ausrüstungsbeschreibungen bieten einige Vorteile an. Zum Beispiel erlaubt es, die Empfindlichkeit der Substratflächen wird, den verschiedenen Wellenlängen justiert zu werden oder angepasst, die Forschern größere Vielseitigkeit anbieten.
Unter möglichen Anwendungsextensionen der plasmonic Substratfläche über der Verbesserung von SERS hinaus aktivieren die Vorführung von Unterwellenlänge plasmonic Lasern, und Breitband-nanoantenna Reihen für photovoltaics, indem sie mit Geometrie spielen, zerlegt in Faktoren.
Die Arbeit der Gruppe ist durch (LDRD (DARPA)) Programm des Defense Advanced Research Projects Agency und Verwiesenes Forschung und Entwicklung LLNLS Labor finanziert worden.