I ricercatori del Laboratorio possono trovare un modo migliorare la spettroscopia di Raman come strumento per l'identificazione delle concentrazioni basse delle sostanze dentro estremamente -. Le domande Potenziali di spettroscopia di Raman comprendono la diagnosi medica, la droga/sviluppo chimico, la dialettica ed i sistemi di rilevamento altamente portatili per sicurezza nazionale.
La capacità di identificare le molecole alle concentrazioni basse con la grande specificità e di fornire le misure non invadenti e non distruttive piombo all'uso aumentante della spettroscopia di Raman come tecnica analitica accettata. Ma un'imperfezione di questa tecnica è stata la sua mancanza di sensibilità e di affidabilità estremamente - alle concentrazioni basse.
Da sinistra: Elaine Behymer, Obbligazione di Tiziana (messa) e postdocs Allan Chang e Mihail Bora.
La spettroscopia di Raman consiste di osservare lo scattering dell'indicatore luminoso, solitamente da un laser, dalle molecole di una sostanza trasparente. La differenza nella lunghezza d'onda di indicatore luminoso e di luce incidente sparsi può fornire l'informazione dettagliata circa la natura della sostanza.
“Lo scattering di Raman fornisce un'impronta digitale piacevole dei materiali di interesse per sicurezza nazionale,„ ha detto l'Obbligazione di Tiziana del Centro del LLNL per la Micro e Tecnologia Nana.
Schiavo ed il suo gruppo sviluppi la spettroscopia superficie-migliorata di Raman (SERS), un metodo che aumenta gli ordini di grandezza della sensibilità migliorando i segnali. Mentre mostrano il grande potenziale, i substrati usati per SERS, superfici di metallo tipicamente irruvidite, hanno reso i segnali variabili considerati, finora, inaffidabili. La superficie irruvidita migliora l'interazione della molecola con il metallo. La sfida è stata di trovare un modo creare un substrato con le funzionalità topografiche costanti che rendono i potenziamenti coerenti del segnale.
Alcuno di questo lavoro è descritto in un articolo pubblicato nell'edizione Del settembre 2010 “della Caratterizzazione Spettrale di Raman Migliorata Superficie Rigorosa denominata Nanotecnologia di Ampia area, l'Alto-Uniformità, Schiere Affusolate Argento-Rivestite di Nanopillar della Silice,„ che è stata pubblicata dall'Obbligazione e dal suo gruppo in collaborazione con i ricercatori dall'Università dell'Illinois aUrbana-Champagne.
Le tecniche di nano-assistenza tecnica ed i metodi Migliori di lavorazione a semiconduttore hanno permesso alla produzione dei substrati di SERS -- lo strato di base o la tessitura su 4 - ai wafer a 6 pollici -- quello è più affidabile. Il tasto è substrati con “la riproducibilità„ sufficiente per l'analisi affidabile. I ricercatori del LLNL hanno lavorato a parecchie tecniche per raggiungere un substrato più robusto e più costante che mantiene l'alte sensibilità e riproducibilità.
I potenziamenti Elettromagnetici e chimici sono due fattori che pregiudicano il potenziamento totale di SERS (riguardo a Raman). Il primo è più forte e rappresenta i miglioramenti di 106-108 grandezze, mentre il secondo è in genere responsabile di 10-100 fattori. Per sfruttare gli effetti elettromagnetici, i nanostructures metallici devono essere destinati correttamente.
In un articolo intitolato “Intercapedini Sonore del Plasmon nelle Schiere Verticali di Nanowire„ pubblicate all'inizio di quest'anno nelle Lettere Nane, il gruppo dell'Obbligazione, studia una progettazione innovatrice facendo uso di un verticale un substrato d'oro rivestito di schiera del nanowire che fornirebbe il forte e potenziamento controllabile. L'innovazione del gruppo del LLNL è la lavorazione delle intercapedini sonore del plasmon “musicale„ nelle schiere verticali del collegare -- le intercapedini sono lo spazio fra i collegare verticali. Mihail Bora, un postdoc che il gruppo dell'Obbligazione unita un anno fa, è coinvolgere molto in questa parte del progetto e spiega che i plasmon della superficie sono onde elettromagnetiche simili ad indicatore luminoso, a meno che siano limitati sulle superfici metalliche. La Sintonizzazione della risonanza del plasmon è raggiunta gestendo delle dimensioni geometriche dell'intercapedine.
Presentano la più piccola intercapedine sonora ottica che sia migliaia di periodi più piccoli della lunghezza d'onda di indicatore luminoso ed hanno indicato che è possibile andare oltre questo limite di diffrazione usando i plasmon di superficie. Le intercapedini Sonore corrente sono utilizzate affinchè la spettroscopia di Raman migliorata superficie individuino gli analiti chimici (concentrazione). “Limitando l'indicatore luminoso in tali spazi che stretti possiamo creare i campi intensi che sono utili nell'aumento del segnale della spettroscopia,„ Saldi ha detto.
Queste caratteristiche del progetto offrono una serie di vantaggi. Per esempio, permette che la sensibilità dei substrati sia sintonizzata, o si adatti, alle lunghezze d'onda differenti che offrono a ricercatori la maggior versatilità.
Fra le estensioni possibili dell'applicazione del substrato plasmonic oltre il potenziamento di SERS stanno permettendo alla dimostrazione dei laser plasmonic di sotto-lunghezza d'onda e le schiere a banda larga di nanoantenna per il photovoltaics giocando con la geometria scompone.
Il lavoro de gruppo è stato costituito un fondo per dal programma (DARPA) Diretto in laboratorio di Ricerca e sviluppo del LLNL e di Defense Advanced Research Projects Agency (LDRD).