科学家开发出基于激光织构金膜的高精度传感器

一阶晶格等离子体共振（FLPR）的各种应用a）由注入饱和乙醇蒸气引起的纳米空隙阵列SP传感器的光谱响应。（b）在2.5μm波长的线性极化光源从顶部激发纳米空隙阵列的表面附近时，计算出的平方化归一化EM场振幅E2 / E2 0靠近甲苯。（c）在空气中和在甲苯液体层下的纳米空隙阵列的FTIR反射光谱。如果不吸收甲苯，则虚线表示纳米空隙阵列对反射光谱的贡献。底部面板显示了在相同条件下从被甲苯覆盖的光滑Au膜表面反射的FTIR反射。

远东联邦大学（FEFU）的科学家与来自俄罗斯，日本和澳大利亚的同事一起开发了一种基于特殊设计的金膜的多功能传感器，该金膜的表面包含飞秒激光印刷产生的数百万个抛物线形纳米天线。该传感器识别痕量浓度的分子，并在液体和气体环境中对其进行检测。可以轻松调整它以提供不同的方式，包括生物学研究，医疗和安全任务。相关研究发表在纳米材料上。

传感器会对最接近其表面的环境的微小变化做出反应，例如气体或有机分子，液体的局部折射率变化等，并且可用于生物分析，环境监测，食品质量分析，和各种安全系统。

“尽管科学在高精度物理化学传感器领域取得了重大进展，在过去的几十年中，仍然需要灵活的插入式技术来制造廉价的多功能传感器，在单个设备中结合不同的测量模式。用于这种传感器制造的现有光刻技术既费时又费钱，因此不适合大规模生产。我们提出了一种高效且廉价的激光打印技术来解决上述问题。使用它，我们可以轻松生产出具有所需表面形态和共振特性的传感器元件，并经过优化以融合不同的传感方式，并具有足够的机械强度以在液体环境中运行，” FEFU STI虚拟和增强技术研究员现实。

通过飞秒激光直接印刷制造了基于纳米纹理金膜的传感器系统。这种超薄金膜在单个飞秒脉冲中的曝光导致形成数百万个中空抛物线形纳米结构（纳米空隙），即所谓的纳米天线。这些纳米结构的有序阵列具有明显的共振光学性质。它们有效地将可见光和IR光谱范围的入射辐射转换为特殊的表面波，即所谓的表面等离激元，这些表面波使传感器对周围环境的变化具有卓越的灵敏度。

来自FEFU，FEB RAS和MEPhI，以及名古屋工业大学（日本），东海大学（日本）和斯威本科技大学（澳大利亚）的科学家参加了这项工作。

以前，FEFU和斯威本科技大学的科学家与印度和日本同事合作，已经开发出了一种基于十字形硅纳米天线阵列的光学元件。这些纳米天线以适当的方式排列，形成了中红外和太赫兹光谱范围的螺旋波片，可将普通的高斯光束转换为奇异的涡旋光束。该光学元件旨在对蛋白质在红外光谱范围内的结构进行高级实验室研究，并研究新的手性分子化合物。

若本文收录的图片文字侵犯了您的权益，请邮件联系我们，我们将在24小时内予以删除。