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美国研制出超灵敏传感器

 更新时间:2011-03-24 07:54

未解之谜

  美国科学家研制出一种超灵敏传感器,可使用其增强的拉曼散射来探测包括{included}癌症信号、炸药等物质,其灵敏度比普通拉曼散射传感器增强了10亿倍。
  拉曼散射是指光通过介质时由于{yóu yú}入射光与分子运动{sports}相互作用而引起光的频率变化,1928年由印度{yìn dù}物理学家钱德拉塞卡拉·拉曼发现。在拉曼散射中,一束单色光照射到一个物体后,其反射光会包含另外两种频率的光,这两种光的频率仅与该物体的分子组成相关,这就潜在地提供了一种有效识别物质的方法。但由于这种额外的光太微弱,科学家几十年来很难将拉曼散射付诸于实践。
  上世纪70年代,科学家研制出表面增强拉曼散射(sers)技术,可以{can}通过将所鉴别物质放在粗糙的金属表面或金、银小粒子之上来增强拉曼信号。但科学家随后发现,这种增强的拉曼信号仅出现{There}在传感器表面的几个随机点上,很难预测其具体位置{locates},仍然非常微弱。
  而普林斯顿大学电子工程系教授斯蒂芬·周领导的团队摒弃了以往设计和制造拉曼传感器的方法,研发出一种全新的sers结构:一块芯片上布满一行行由金属和半导体组成的小柱子。
  新传感器获胜{win}的“秘密武器”就是这些小柱子的排列方式:每个柱子上部和底部各有一个由金属制成的中空部分;柱壁上布满直径约为20纳米的金属粒子(等离子体纳米点),金属粒子之间有2纳米左右的空隙。金属粒子和空隙能显著增强拉曼信号;中空部分能捕捉光信号,让光多次而不是仅一次地通过等离子体纳米点,从而也能增强拉曼信号。迄今为止,该芯片的灵敏度比不经过拉曼增强而研制出的传感器高10亿倍,而且{but}其灵敏度非常稳定,能可靠地应用于感应设备中。
  除灵敏度大增之外,借助纳米压印技术和纳米粒子自组装技术,新芯片能实现高质量、规模化制造,研究人员已经{yǐ jing}在4英尺的晶片上制造出这些传感器。
  美国海军研究实验室的科学家也在进行相关实验,希望{hope}军队也能使用该技术探测化学物质、生物试剂和炸药。
 

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