FEFU开发出基于激光打印技术的高精度纳米传感器

该高精度传感器对其表面附近环境的微小变化(如气体或有机分子、液体的局部折射率变化等)起反应,可用于生物分析、环境监测、食品质量分析和各种安全系统。

  6月23日消息,远东联邦大学(FEFU)的科学家们与来自俄罗斯、日本和澳大利亚的同事开发了一种多用途传感器,它是基于一种特殊设计的金膜,其表面含有数百万个由飞秒激光打印产生的抛物面纳米天线。这种传感器能够识别微量浓度的分子,在液体和气体环境中检测它们。它可以很容易地进行调整,以提供不同的模式,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。

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  该高精度传感器对其表面附近环境的微小变化(如气体或有机分子、液体的局部折射率变化等)起反应,可用于生物分析、环境监测、食品质量分析和各种安全系统。

  FEFU STI虚拟与增强现实研究所研究员Aleksandr Kuchmizhak说:“尽管过去几十年来,科学在高精度物理化学传感器领域取得了重大进展,但仍然需要在单个设备中结合不同测量方式制造廉价多用途传感器的灵活、昂贵的技术。现有的用于这种传感器制造的光刻技术耗费时间和金钱,因此不适合大规模生产。为了解决这一问题,我们提出了高效、廉价的激光打印技术。利用它,我们可以轻松地生产出具有所需表面形态和共振特性的传感器元件,优化以合并不同的传感模式,并具有足够的机械强度,在液体环境中工作。”

  研究人员采用飞秒激光直接印刷技术,制备了纳米金膜传感系统。这种超薄的金膜暴露在飞秒脉冲下,形成了数百万个中空的抛物型纳米结构,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特性,它们有效地将可见光和红外光谱范围内的入射辐射转换成特殊的表面波,即所谓的表面等离子体,使传感器对周围环境的变化具有显著的灵敏度。

  据悉,此前,FEFU和Swinburne理工大学的科学家与印度和日本的同事合作开发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,形成了一个用于中红外和太赫兹光谱范围的螺旋波片,允许将普通高斯光束转换为奇异涡旋光束。该光学元件旨在对蛋白质在红外光谱范围内的结构进行先进的实验室研究,以及研究新的手性分子化合物。

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