背景资料:
纳米粒子是一种工程材料,大小约为十亿分之一米,每天都存在于我们的周围。虽然它们很小,但是它们有益于人类健康,如被用在一些创新性早期癌症治疗当中。但是病毒、空气污染、交通排放、化妆品、防晒霜和电子产品也会干扰这种治疗中的纳米粒子。如何测定纳米粒子的存在及量化也就成了纳米科学的重要课题。
成果:
由华盛顿大学电气和系统工程教授带领的研究小组,与清华大学的研究人员合作,共同开发出一种新型传感器,可以同时检测和计量小至10纳米的纳米粒子。研究人员称,该传感器可以检测更小的颗粒、病毒和小分子。
用途:
更容易检测到纳米粒子的新型强大传感器。该技术将有利于电子、声学、生物医学、等离子体、安全和超材料领域。
工作原理:
在一个二氧化硅晶片上制备了拉曼(Raman)微型激光器传感器,以发现单个纳米粒子,而无需用称为稀土离子的化学品“覆盖”硅晶片,为微型激光器提供光增益。将附加物合并到微共振腔,就需要更多的处理步骤、成本和生物相容性风险增加。此外,利用稀土离子需要与离子能量转换相匹配的特定“泵”激光器,来产生光学增益,所以必须使用不同的稀土离子、不同的泵激光器。使用拉曼过程,可放松泵激光器对特定波段的要求,因为利用任何波段的泵都可以获得拉曼增益。新传感器不同于早期的回音壁传感器,它依赖于拉曼增益,这是二氧化硅固有的,从而消除了用增益介质覆盖微腔的需要,例如稀土离子或光染料,因此提高了检测能力。这种新型传感器保留了二氧化硅的生物相容性,能够发现传感在生物介质中的广泛应用。