Исследователя Лаборатории могут найти путь улучшить спектроскопию Raman как инструмент для определять концентрацию веществ внутри весьма - низкую. Потенциальные применения для спектроскопии Raman включают медицинский диагноз, снадобье/химическое развитие, судебную медицину и сильно портативные системы обнаружения для национальной безопасности.
Способность определить молекулы на низкой концентрации с большой характерностью и предусмотреть неинвазивные, измерения без разрушения водила к увеличивая пользе спектроскопии Raman как принятый аналитически метод. Но недостаток этого метода свое отсутсвие чувствительности и надежности на весьма - низкой концентрации.
От левой стороны: Элейн Behymer, (усаженное) Скрепление Tiziana и postdocs Аллан Chang и Mihail Bora.
Спектроскопия Raman состоит из наблюдать разбрасывать света, обычно от лазера, молекулами прозрачного вещества. Разница в длине волны разбросанного света и света случая может обеспечить детальную информацию о природе вещества.
«Разбрасывать Raman обеспечивает славный фингерпринт материалов интереса для национальной безопасности,» сказал Скрепление Tiziana Центра LLNL для Микро- и Nano Технологии.
Скрепление и ее группа начинают поверхност-увеличенную спектроскопию Raman (SERS), метод который увеличивает порядки величины чувствительности путем улучшать сигналы. Пока показывающ большой потенциал, субстраты используемые для SERS, типично сделанные шероховатым поверхности металла, производили переменные сигналы рассматриваемые, пока еще, ненадежными. Сделанная шероховатым поверхность увеличивает взаимодействие молекулы с металлом. Возможность найти путь создать субстрат с равномерными топографическими характеристиками которые производят последовательные повышения сигнала.
Некоторая из этой работы описано в бумаге опубликованной в варианте Сентября 2010 озаглавленной Нанотехнологией «Неукоснительный Увеличенной Поверхностью Характеризации Raman Спектральной Обширного района, Высок-Единообразия, Серебр-Покрынных Сплющенных Блоков Nanopillar Кремнезема,» которое было опубликовано Скреплением и ее группой в сотрудничестве с исследователями от Университета Иллинойсаа на Урбана-Шампаре.
Улучшенные методы nano-Инджиниринга и методы изготовления полупроводника включали продукцию субстратов SERS -- низкопробный слой или текстура на 4 - к вафлям 6 дюймов -- то более надежно. Ключ субстраты с «воспроизводимостью» достаточной для надежного анализа. Исследователя LLNL работали на нескольких методов для того чтобы достигнуть более робастного и более равномерного субстрата который поддерживает высокие чувствительность и воспроизводимость.
Электромагнитные и химические повышения 2 фактора который влияют на повышение SERS полное (по отношению к Raman). Первое сильне и определяет улучшения 106-108 величин, пока второе типично ответствено для 10-100 факторов. Для того чтобы эксплуатировать электромагнитные влияния, металлическим nanostructures нужно правильно быть конструированным.
В озаглавленной статье «Полостями Плазмона Резонирующими в Вертикальных Блоках Nanowire» опубликованных в Nano Письмах более раньше этот год, группа Скрепления, расследует новаторскую конструкцию используя вертикаль золот-покрынный субстрат блока nanowire который обеспечил бы сильное и controllable повышение. Рационализаторство команды LLNL изготовление полостей «настраиваемого» плазмона резонирующих в вертикальных блоках провода -- полости пространство между вертикальные проводы. Mihail Bora, postdoc что группа соединенного Скрепления год тому назад, тяжело включается в эту часть проекта и объясняет что плазмоны поверхности электромагнитные волны подобные к свету, кроме того что они ограничены на металлических поверхностях. Настраивать резонанса плазмона достиган путем контролировать геометрические размеры полости.
Они вводят самую малую оптически резонирующую полость которая тысячи времен более малых чем длина волны света и показали что возможно пойти за этим пределом огибания путем использование поверхностных плазмонов. Резонирующие полости в настоящее время использованы для увеличенной поверхностью спектроскопии Raman для того чтобы обнаружить химические analytes (концентрацию). «Путем ограничивать свет в таких плотных космосах мы могл создать интенсивные поля которые полезны в увеличивать сигнал спектроскопии,» Скрепите сказал.
Эти конструктивные особенности предлагают несколько преимуществ. Например, он позволяет чувствительности субстратов быть настроенным, или приспособленным, к различным длинам волны предлагая исследователям большую многосторонность.
Среди возможных выдвижений применения plasmonic субстрата за повышением SERS включайте демонстрацию лазеров sub-длины волны plasmonic, и широкополосные блоки nanoantenna для photovoltaics путем играть с геометрией факторизуют.
Работа группы была фондирована программой Проектов Агенства Перспективных Исследований (DARPA) Обороны и Научных Исследований и Разработки LLNL Сразу Лабораторией (LDRD).