optische Sensoren, inspiriert von Kaiser Zigarre
In der Natur, Pfefferminze (Mandatory Megapomponia) hat Flügel, die wie transparente Blätter aussehen, aber unter Mikroskop zeigen ein Muster von Nanopillars Bestellung.
Ein Ausrüstung von Chung-Hung Hong zusammen mit Forschern der China Medical University und der Taiwan National University beschlossen, diese Struktur als Grundlage für die Schaffung optische Sensoren aus der letzten Generation.
Die Ziel war, Flügel in ein Substrat für Technik zu verwandeln SERS (Surface-Enhanced Raman Scattering), die kleine Mengen an Molekülen durch Verstärkung des Raman-Signals erkennt.
Dazu reinigen und schneiden sie die Flügel, fixierten sie auf Stützen und bedeckten sie mit Silber mit zwei Methoden: Kathodenspray (Sputtern) und Elektronenstrahlverdampfung.
Mit Sputter haben sie Nanopillars zylindrisch; mit Verdunstung entstehen konische Formen. Der Unterschied in Form veränderte den Raum zwischen Säulen, entscheidend, um die Anrufe zu erzeugen Hot Spots wobei das elektromagnetische Feld konzentriert ist.
Prüfdicken von Silber zwischen 20 und 50 nm die beste Leistung, die mit 45 nm pro Sputter erzielt wird, wodurch der Raum zwischen Säulen auf etwa 5 nm reduziert wird.
In Experimenten mit Laser 633 nm und das Rhodeline 6G Referenzmolekül zeigten das beschichtete Substrat ein viel intensiveres Signal als der unmodifizierte Flügel.
Die Ergebnisse zeigen, dass, wenn die Natur bereits eine Struktur gut organisierte nanometric, das Labor muss es nur anpassen, die öffnet die Tür für zugänglichere Sensoren für Medizin, Umweltkontrolle und Industrie.
Ein Herausforderung ist, dass die Flügel nicht identisch sind, was ihre Größe und Verteilung variiert, aber immer noch der Ansatz verspricht, praktische und wirtschaftliche Sensoren zu machen.
Wie werden Flügel Sensoren?
Die Wissenschaftler die Flügel der Pfefferminze Und sie haben sie unterstützt. Dann wurden sie mit Silber in sehr feinen Schichten bedeckt, mit Sputtern und Verdampfung durch Elektronenstrahl.
Mit Sputtern haben sie Nanopillars Zylinderwährend der Verdampfung gaben Formen mit einem Gehalt anDieser Formunterschied wirkt sich auf den Raum zwischen Säulen aus, der für die Schaffung der Hot Spots.
die Leistung von Hot Spots bei der Erkennung
Wenn Abstand zwischen Säulen auf etwa 5 nm reduziert, erzeugt Hot Spots wobei das elektromagnetische Feld konzentriert ist. In der Technik SERS, dies verstärkt das Raman-Signal, so dass Moleküle in sehr kleinen Mengen zu erkennen.
in den Experimenten ein Laser von 633 nm und Molekül Rhodeline 6G zeigte, dass das Substrat mit beschichteten zylindrischen Nanopillaren ein viel stärkeres Signal als der unbehandelte Flügel hatte.
Anwendungen, die die Zukunft verändern
In MedizinDiese Sensoren könnten Biomarker in minimalen Konzentrationen erkennen und frühe Diagnosen unterstützen. In Umweltkontrollewürde verwendet werden, um Schadstoffe in Wasser oder Luft schneller zu identifizieren.
In Industrie, erlauben, Verbindungen auf nahezu unmerklichen Ebenen zu überwachen, was die Qualität und Sicherheit von Prozessen verbessert.