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- 科學(xué)家開發(fā)出基于激光織構(gòu)金膜的高精度傳感器
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/10/22
一階晶格等離子體共振（FLPR）的各種應(yīng)用a）由注入飽和乙醇蒸氣引起的納米空隙陣列SP傳感器的光譜響應(yīng)。（b）在2.5μm波長(zhǎng)的線性極化光源從頂部激發(fā)納米空隙陣列的表面附近時(shí)，計(jì)算出的平方化歸一化EM場(chǎng)振幅E2 / E2 0靠近甲苯。（c）在空氣中和在甲苯液體層下的納米空隙陣列的FTIR反射光譜。如果不吸收甲苯，則虛線表示納米空隙陣列對(duì)反射光譜的貢獻(xiàn)。底部面板顯示了在相同條件下從被甲苯覆蓋的光滑Au膜表面反射的FTIR反射。
遠(yuǎn)東聯(lián)邦大學(xué)（FEFU）的科學(xué)家與來(lái)自俄羅斯，日本和澳大利亞的同事一起開發(fā)了一種基于特殊設(shè)計(jì)的金膜的多功能傳感器，該金膜的表面包含飛秒激光印刷產(chǎn)生的數(shù)百萬(wàn)個(gè)拋物線形納米天線。該傳感器識(shí)別痕量濃度的分子，并在液體和氣體環(huán)境中對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)�？梢暂p松調(diào)整它以提供不同的方式，包括生物學(xué)研究，醫(yī)療和安全任務(wù)。相關(guān)研究發(fā)表在納米材料上。
傳感器會(huì)對(duì)最接近其表面的環(huán)境的微小變化做出反應(yīng)，例如氣體或有機(jī)分子，液體的局部折射率變化等，并且可用于生物分析，環(huán)境監(jiān)測(cè)，食品質(zhì)量分析，和各種安全系統(tǒng)。
“盡管科學(xué)在高精度物理化學(xué)傳感器領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，在過(guò)去的幾十年中，仍然需要靈活的插入式技術(shù)來(lái)制造廉價(jià)的多功能傳感器，在單個(gè)設(shè)備中結(jié)合不同的測(cè)量模式。用于這種傳感器制造的現(xiàn)有光刻技術(shù)既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢，因此不適合大規(guī)模生產(chǎn)。我們提出了一種高效且廉價(jià)的激光打印技術(shù)來(lái)解決上述問(wèn)題。使用它，我們可以輕松生產(chǎn)出具有所需表面形態(tài)和共振特性的傳感器元件，并經(jīng)過(guò)優(yōu)化以融合不同的傳感方式，并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以在液體環(huán)境中運(yùn)行，” FEFU STI虛擬和增強(qiáng)技術(shù)研究員現(xiàn)實(shí)。
通過(guò)飛秒激光直接印刷制造了基于納米紋理金膜的傳感器系統(tǒng)。這種超薄金膜在單個(gè)飛秒脈沖中的曝光導(dǎo)致形成數(shù)百萬(wàn)個(gè)中空拋物線形納米結(jié)構(gòu)（納米空隙），即所謂的納米天線。這些納米結(jié)構(gòu)的有序陣列具有明顯的共振光學(xué)性質(zhì)。它們有效地將可見(jiàn)光和IR光譜范圍的入射輻射轉(zhuǎn)換為特殊的表面波，即所謂的表面等離激元，這些表面波使傳感器對(duì)周圍環(huán)境的變化具有卓越的靈敏度。
來(lái)自FEFU，F(xiàn)EB RAS和MEPhI，以及名古屋工業(yè)大學(xué)（日本），東海大學(xué)（日本）和斯威本科技大學(xué)（澳大利亞）的科學(xué)家參加了這項(xiàng)工作。
以前，F(xiàn)EFU和斯威本科技大學(xué)的科學(xué)家與印度和日本同事合作，已經(jīng)開發(fā)出了一種基于十字形硅納米天線陣列的光學(xué)元件。這些納米天線以適當(dāng)?shù)姆绞脚帕�，形成了中紅外和太赫茲光譜范圍的螺旋波片，可將普通的高斯光束轉(zhuǎn)換為奇異的渦旋光束。該光學(xué)元件旨在對(duì)蛋白質(zhì)在紅外光譜范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行高級(jí)實(shí)驗(yàn)室研究，并研究新的手性分子化合物。
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