Laboratoriumforskare kan ha funnit a långt för att förbättra den Raman spektroskopin som en bearbeta för att identifiera låga koncentrationer för vikter in extremt -. Potentiella applikationer för den Raman spektroskopin inkluderar medicinsk diagnos, drogen/kemisk utveckling, forensics och högt bärbara upptäcktssystem för nationell säkerhet.
Kapaciteten att identifiera molekylar på låga koncentrationer med stor noggrannhet och att ge non-invasive oskadliga mätningar har ledde till det ökande bruket av den Raman spektroskopin som en accepterad analytisk teknik. Men en ofullkomlighet av denna teknik har varit dess brist av känsligheten och pålitlighet på extremt - låga koncentrationer.
Från lämnat: Elaine Behymer, (placerad) Tiziana Förbindelse och postdocs Allan Chang och Mihail Bora.
Den Raman spektroskopin består av observation av spridningen av ljust, vanligt från en laser, vid molekylar av en genomskinlig vikt. Skillnaden i våglängden av spritt lätt och incident lätt kan ge specificerad information om naturen av vikten.
”Ger den Raman spridningen ett trevligt identifierar med fingeravtryck av material av intresserar för nationell säkerhet,”, sade att den Tiziana Förbindelsen av LLNL Centrerar för Mikro och Nano Teknologi.
Förbindelsen och hon gruppen framkallar denförhöjda Raman spektroskopin (SERS), en metod som förhöjningkänsligheten beställer av storlek, genom att förbättra, signalerar. Fördriva den utmärkt potentiella visningen, substratesna som används för SERS, typisk roughened, belägger med metall ytbehandlar, har givit variabel signalerar ansett, som ännu, opålitligt. Roughened ytbehandlar förhöjer växelverkan av molekylen med belägga med metall. Utmaningen har varit att finna a långt för att skapa en substrate med enhetliga topographic särdrag som den jämna avkastning signalera förbättringar.
Något av detta arbete beskrivas i ett pappers- som publiceras i den September 2010 upplagan av Nanotechnology berättigat ”Rigoröst, Ytbehandlar den Förhöjda Raman Spektral- Karakteriseringen av Stor-Område, Kick-Likformighet, Försilvra-Täckte Koniska SilicaNanopillar Samlingar,”, publicerades som av Förbindelsen och henne gruppen i samarbete med forskare från Universitetar av Illinois på Urbana-Champaign.
Förbättrat nano-iscensätta tekniker och halvledaretillverkningmetoder har möjliggjort produktionen av SERS-substrates -- baseralagrar eller texturerar på 4 - till 6 flytta sig mycket långsamt rån -- det är pålitligare. Det nyckel- är substrates med ”reproducibility” som är tillräcklig för pålitlig analys. LLNL-forskare har fungerat på flera tekniker för att uppnå en mer robustt och mer enhetlig substrate som underhåller kickkänslighet och reproducibility.
Elektromagnetiska och kemiska förbättringar är två dela upp i faktorer att slutsummaförbättringen för affekten SERS (med hänsyn till Raman). Första är starkare och redogör för förbättringar för 106-108 storlek, fördriver understödja är ansvariga för 10-100 dela upp i faktorer typisk. Att att exploatera det elektromagnetiskt verkställer, de metalliska nanostructuresna behöver riktigt att planläggas.
Utforska en innovativ design genom att använda en lodlinje entäckt nanowiresamlingsubstrate som skulle ger stark och controllable förbättring I en artikel berättigad ”Plasmon som Resonant Hål i LodlinjeNanowire Samlingar” som publiceras i Nano, Märker tidigare detta år, Förbindelse grupp. LLNL-lagets innovation är fabriceringen av ”tunable” plasmon som resonant hål i lodlinjen binder samlingar -- hål är utrymmet mellan lodlinjen binder. Mihail Bora, en postdoc, att den sammanfogade Förbindelse grupp ett år sedan, är tungt involverad i denna del av projektera och förklarar som ytbehandlar plasmons är elektromagnetisk vinkar liknande för att tända, undantar dem begränsas på metalliskt ytbehandlar. att Trimma av plasmonresonans uppnås, genom att kontrollera det geometriskt, dimensionerar av hålet.
De introducerar det minsta optiska resonant hålet som är mindre tusentals tider, än våglängden av ljust och som visar, att det är möjligheten som går det okända denna diffraction, begränsar, genom att använda, ytbehandlar plasmons. Resonant hål används för närvarande för ytbehandlar den förhöjda Raman spektroskopin för att avkänna kemiska analytes (koncentration). ”, Genom att begränsa det ljust i sådan åtsittande utrymmen, är vi kompetent att skapa intensivt sätter in som är användbara i ökande spektroskopin signalerar,”, sade Förbindelse.
Dessa designsärdrag erbjuder ett nummer av fördelar. Till exempel låter den känsligheten av substratesna trimmas eller anpassas, till olika våglängder som erbjuder forskare mer stor versatility.
Bland möjlighetapplikationf8orlängningar av den plasmonic substratedet okända möjliggör förbättringen av SERS demonstrationen av under-våglängden plasmonic laser, och bredbandnanoantennasamlingar för photovoltaics, genom att leka med geometri, dela upp i faktorer.
Grupp arbete har betalats av Försvar som Avancerad Forskning Projekterar Riktat (DARPA) för Forskning och för Utveckling (LDRD) program för Byrå och LLNLS Laboratoriumet.