來自布法羅大學的研究人員宣布，一種化學傳感芯片取得了新進展，這種芯片可以讓手持設備探測痕量化學物質，從非法藥物到污染物質，而且速度就像酒精測醉儀識別酒精一樣快。

近日發表在《先進光學材料》（Advanced Optical Materials）雜志封面上的一項研究描述了這種傳感芯片，它可能用于食品安全監測、防偽和其他痕量化學物質分析領域。

“在許多領域，尤其是藥物濫用領域，對便攜式和經濟有效的化學傳感器有著極大需求。”該研究的主要作者Qiaoqiang Gan博士說，他是布法羅大學工程與應用科學學院的電氣工程教授。

Gan所在的實驗室之前的研究涉及到創造一種傳感芯片，可以捕捉到金和銀納米顆粒邊緣的光。這為如今的新研究奠定基礎。

當生物或化學分子落在傳感芯片表面時，一些被捕獲的光與分子相互作用并“散射”到新能量的光中。這種效應發生在可識別的模式中，作為化學或生物分子的指紋，揭示了存在的化合物的信息。

由于所有的化學物質都有獨特的光散射特征，通過技術利用好這一特性，最終集成到一種手持設備，可以檢測血液、呼吸、尿液和其它生物樣本中的藥物。它也可以被整合到其他設備中，以識別空氣、水以及其它表面的化學物質。

這種傳感方法被稱為表面增強拉曼光譜(SERS)。

雖然有效，Gan所在的研究小組之前創造的傳感芯片在設計上并不統一。由于金和銀的間隔不均勻，分散的分子很難識別，特別是當它們出現在傳感芯片的不同位置時。

Gan和研究團隊——包括他在UB的實驗室成員、中國上海科技大學和沙特阿卜杜拉國王科技大學的研究人員——一直在努力彌補這一缺陷。

研究團隊在制作過程中采用了四種不同長度的分子(BZT、4-MBA、BPT和TPT)來控制金和銀納米粒子之間空隙的大小。這種新的制造工藝基于兩種技術，原子層沉積和自組裝單層膜，而不是更常見和更昂貴的SERS芯片方法——電子束光刻。

但卻創造出了一種具有空前均勻性的SERS芯片，生產成本相對低廉。更重要的是，它接近量子極限傳感能力，Gan認為，這對傳統的SERS芯片是一個挑戰。

“我們認為，該傳感芯片除了手持藥物檢測設備之外還有很多用途。”該研究的第一作者、Gan實驗室的博士后Nan Zhang博士說，“例如，它可以用來評估空氣、水污染或食品安全。它可能在安全和國防領域有用，在醫療保健領域也有巨大的潛力。”

責任編輯：xj

原文標題：接近量子極限，手持設備就能探測痕量化學物質

文章出處：【微信公眾號：MEMS】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。