SERS芯片感知接近量子极限

来自University at Buffalo的研究人员开发出一种化学传感芯片，它拥有很广泛的潜在应用，从违禁物质和危险材料的检测到防假冒伪劣。该芯片依靠表面增强型拉曼光谱学（SERS）技术，可以将其整合到手持传感器中，它在测试中具有接近量子极限的传感能力，这是许多传统SERS芯片当前面临的挑战。

电子工程学教授Qiaocqiang Gan带领团队推出了该芯片。这个小组的工作建立在之前的研究进展上，Gan实验室的科学家研发了一种芯片，展示了其在金银纳米颗粒的边缘捕获光的能力。然而由于在该设计中的金属分布不均匀，因此很难利用这种芯片来识别单个分散的分子，特别是那些出现在芯片不同位置的分子。当分子位于芯片表面时，生物和化学分子与部分散射光之间相互作用，导致散射光与光最初拥有的能量不同。这种现象发生在区分单个分子以及提供有关化合物存不存在的信息模式中。

这个芯片还可能用于食品安全监测、防伪和其它化学物质分析等领域。Huaxiu Chen, University at Buffalo供图。

单个化学品的光散射特征不会在其它化学品中复制，这意味着散射技术可用于手持器件，例如用来检测血液、呼吸、尿液和其它生物样品中的药物。这种方法SERS还用于食品安全检测和质量保证，以及对污染物的监测和控制。从早期设计开始，Gan领导的团队将四个不同长度的分子（BZT、4-MBA、BPT 和 TPT）应用于工艺过程，目标是控制金银纳米粒子之间的物理间隙大小。制造工艺本身基于原子层沉积和自组装单层的过程。研究人员说与SERS协同工作的常用制造方法是用电子束曝光技术。由此产生的SERS芯片在经济高效的设计和生产工艺中表现出很强的均匀性。 Gan实验室博士后研究员、这项工作的主要作者Nan Zhang说："我们认为除了手持药物检测器件之外，这个芯片还有许多其它用途，"。Zhang说该芯片可以应用在与安全和国防领域以及医疗保健领域的应用。

来自中国上海科技大学和沙特阿拉伯King Abdullah University of Science and Technology的研究人员参与了最新工作的研发工作。 这项研究得到了美国国家科学基金会的支持，这项研究发表在《Advanced Optical Materials》上。www.doi.org/10.1002/adom.202001634