量子极限化学传感器芯片实现痕量化合物快速精准检测

布法罗大学研究人员报告一种化学传感芯片进展，可导向手持设备像呼气酒精检测仪识别酒精一样快速检测痕量化学物质——从违禁药物到污染物。

该芯片在食品安全监测、防伪等需分析痕量化学物质领域也可能有用。

该工作建立在Qiaoqiang Gan教授实验室先前研究基础上，涉及创建在金银纳米颗粒边缘捕获光芯片。当生物或化学分子落在芯片表面，部分捕获光与分子相互作用“散射”成新能量光。此效应以可识别模式发生，充当化学或生物分子指纹，揭示存在何种化合物信息。

因所有化学物质有独特光散射特征，该技术最终可集成到手持设备检测血液、呼气、尿液及其他生物样本中药物。也可结合其他设备识别空气、水及其他表面化学物质。该传感方法称表面增强拉曼光谱（SERS）。

虽有效，Gan团队先前创建芯片设计不均匀。因金银间距不均，可能使散射分子难以识别，尤其出现在芯片不同位置时。Gan和研究团队致力于补救这一缺陷。

团队在制造过程中使用四种不同长度分子（BZT、4-MBA、BPT、TPT）控制金银纳米颗粒间隙大小。更新制造工艺基于原子层沉积和自组装单层两种技术，而非SERS芯片常用更昂贵电子束光刻。

结果是均匀性极佳且生产成本相对低廉的SERS芯片。更重要的是，它逼近量子极限传感能力，Gan称——这是传统SERS芯片的挑战。

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