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红外吸收光谱传感器让药物和兴奋剂“显形”
2017-08-01 22:05:40   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

据麦姆斯咨询报道,一种能提高检测运动禁药、制造炸弹的化学品和毒品灵敏度和通用型的传感器问世,性能提高的同时成本却大大削减。

麦姆斯咨询报道,一种能提高检测运动禁药、制造炸弹的化学品和毒品灵敏度和通用型的传感器问世,性能提高的同时成本却大大削减。

为了进行这种探索,科学家们经常对所分析的材料进行光照。这种方法被称为光谱学,用于研究光如何与微量物质相互作用。

其中更有效的光谱分析方法是红外吸收光谱,科学家用此方法来“侦探”药物在血液含量的增加和空气中的微小颗粒物。近100年来,红外吸收光谱技术有了很大的进步,但研究人员仍在努力改进这项技术。

图为一款表面增强红外吸收光谱传感器

图为一款表面增强红外吸收光谱传感器。红外光(图中白色光束)被金属表面的微小缝隙捕获并探测微量物质含量。

(来源:纽约州立大学布法罗分校)

纽约州立大学布法罗分校工程和应用科学学院电气工程系副教授Qiaoqiang Gan谈到:“这款新的传感器提高了我们检测各种生物和化学样品的能力。”Gan是期刊《先进光学材料》(Advanced Optical Materials)的主要作者。

该传感器工作在电磁波谱的红外波段,该波段被大多数遥控器、夜视仪和其他应用所使用。传感器采用“三明治”结构,由两层金属组成,中间夹有绝缘体。研究人员利用一种叫做原子层沉积的制造技术,在两个金属层之间创造出小于5nm(人体头发直径约为75000nm)的间隙。重要的是,这些间隙使传感器能够吸收多达81%的红外光,相比类似设备3%的吸收率有了显著改善。

这个过程称为表面增强红外吸收(surface-enhanced infrared absorption,简称SEIRA)光谱法。这款传感器,采用被检测材料为衬底,大大提升了SEIRA器件的灵敏度,分子探测分辨率较以往报道的结论有100倍到1000倍的改善。

与其它光谱分析法如表面增强拉曼光谱法(Surface-Enhanced Raman Scattering,简称SERS)这种通过测量散射光谱分析研究分子结构,新款传感器让SEIRA更加有效。

Gan的实验室中的博士生,此项研究的第一作者Ji认为在任何情况下SEIRA都有利于寻找分子的痕迹,包括但不限于血液中药物检测、制造炸弹的化学品、假伪艺术品和疾病跟踪。

研究人员计划继续研究,并研究如何将SEIRA与尖端SERS结合。研究经费来自美国国家科学基金会的纳米制造项目、中国国家科学基金会和中国国家留学基金管理委员会。

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