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安全国家を助ける指紋採取材料

Published on November 9, 2010 at 12:39 AM

実験室の研究者は極端に低い集中の物質を識別するためのツールとしてラマン分光学を改善する方法を見つけるかもしれません。 ラマン分光学のための潜在的なアプリケーションは国家安全保障のための医学診断、薬剤/化学開発、討論および非常に携帯用検出システムを含んでいます。

分子を大きい特定性の低い集中で識別し、非侵襲的で、非破壊的な測定を提供する機能は受け入れられた解析技法としてラマン分光学の増加する使用の原因となりました。 しかしこの技術の欠点はずっと極端に低い集中に感度および信頼性の欠乏です。

左から: イレイン Behymer、ティツィアーノの結束 (つく) および postdocs アランチャンおよび Mihail Bora。

ラマン分光学は透過物質の分子によってレーザーからのライトの分散の、通常、観察から成っています。 分散させたライトおよび入射光の波長の相違は物質の性質についての詳細情報を提供できます。

「ラマン分散は国家安全保障に興味の材料の素晴らしい指紋を提供します」、マイクロおよび Nano 技術のための LLNL の中心のティツィアーノの結束を言いました。

とらわれおよび彼女のグループラマン表面高められた分光学、 (SERS)シグナルの改良によって感度の一桁を高める方法を開発して下さい。 大きい潜在性を、 SERS に示している間、普通荒くされた金属表面は使用する、基板、まだ考慮される信頼できない可変的なシグナルをもたらしました。 荒くされた表面は金属が付いている分子の相互作用を高めます。 挑戦は一貫したシグナルの機能拡張をもたらす均一地勢機能とずっと基板を作成する方法を見つけることです。

この作業の一部は大き領域、高均等性、無水ケイ酸の Nanopillar の銀上塗を施してある先を細くされたアレイのナノテクノロジーによってラマン資格を与えられる 「厳密な表面によって高められる分光性格描写の 2010 年 9 月の版で出版されるペーパーで記述されています」アーバナ平原のイリノイ大学からの研究者と共同して結束および彼女のグループ出版されました。

改善された nano 工学技術および半導体の製造方法は SERS の基板の生産を可能にしました -- 4 の基層か質 - 6 インチのウエファー -- それはより信頼できます。 キーは信頼できる分析のために十分な 「再現性」の基板です。 LLNL の研究者は複数の技術に高い感度および再現性を維持するより強く、均一基板を達成するために取り組みました。

電磁石および化学機能拡張は SERS の総機能拡張に影響を与える 2 つの要因です (ラマンに関して)。 第 1 は第 2 は 10-100 の要因に普通責任があるが、より強く、 106-108 の大きさの改善を占めます。 電磁石の効果を開発するためには、金属 nanostructures はきちんと設計されている必要があります。

「Nano 文字で、結束のグループは今年初めに出版される資格を与えられる垂直を使用して、 Nanowire の縦のアレイのプラズモン空洞共振器」と記事では革新的なデザインを強く、制御可能な機能拡張を提供する金上塗を施してある nanowire のアレイ基板調査します。 LLNL のチームの革新は縦ワイヤーアレイの 「調整可能な」プラズモンの空洞共振器の製造です -- キャビティは縦ワイヤー間のスペースです。 金属表面で制限される以外結合された結束のグループがプロジェクトのこの部分に年前に、重くかかわり、表面のプラズモンがライトと同じような電磁波であることを説明すること Mihail Bora の postdoc。 プラズモン共鳴の調整はキャビティの幾何学的な次元の制御によって達成されます。

それらはライトの波長より小さいたくさんの時である導入し、表面のプラズモンのことを使用によってこの回折限界を越えて行くことは可能であることを示しました最も小さい光学空洞共振器を。 空洞共振器は現在表面によってラマン高められた分光学が化学 analytes (集中) を検出することができるように使用されます。 「そのような堅いスペースのライトの制限によって私達によってが分光学のシグナルを高めることに有用である強いフィールドを作成」とできる言いました結んで下さい。

これらの設計特微はいくつかの利点があります。 例えば、それは基板の感度が調整されるか、または研究者により大きい多様性を提供する異なった波長に、適応するようにします。

SERS の機能拡張を越える plasmonic 基板の可能なアプリケーション拡張の間で副波長の plasmonic レーザーのデモンストレーションを可能にして、幾何学と遊ぶことによる photovoltaics のための広帯域 nanoantenna のアレイは考慮します。

共同作業は米国国防総省高等研究計画局および LLNL の実験室によって指示される (DARPA)研究開発 (LDRD) プログラムによって資金を供給されました。

Last Update: 11. January 2012 19:37

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