- 科學家開發出基于激光織構金膜的高精度傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2020/10/22
一階晶格等離子體共振（FLPR）的各種應用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。（b）在2.5μm波長的線性極化光源從頂部激發納米空隙陣列的表面附近時，計算出的平方化歸一化EM場振幅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反射光譜的貢獻。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。
遠東聯邦大學（FEFU）的科學家與來自俄羅斯，日本和澳大利亞的同事一起開發了一種基于特殊設計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生的數百萬個拋物線形納米天線。該傳感器識別痕量濃度的分子，并在液體和氣體環境中對其進行檢測�？梢暂p松調整它以提供不同的方式，包括生物學研究，醫療和安全任務。相關研究發表在納米材料上。
傳感器會對最接近其表面的環境的微小變化做出反應，例如氣體或有機分子，液體的局部折射率變化等，并且可用于生物分析，環境監測，食品質量分析，和各種安全系統。
“盡管科學在高精度物理化學傳感器領域取得了重大進展，在過去的幾十年中，仍然需要靈活的插入式技術來制造廉價的多功能傳感器，在單個設備中結合不同的測量模式。用于這種傳感器制造的現有光刻技術既費時又費錢，因此不適合大規模生產。我們提出了一種高效且廉價的激光打印技術來解決上述問題。使用它，我們可以輕松生產出具有所需表面形態和共振特性的傳感器元件，并經過優化以融合不同的傳感方式，并具有足夠的機械強度以在液體環境中運行，” FEFU STI虛擬和增強技術研究員現實。
通過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。這種超薄金膜在單個飛秒脈沖中的曝光導致形成數百萬個中空拋物線形納米結構（納米空隙），即所謂的納米天線。這些納米結構的有序陣列具有明顯的共振光學性質。它們有效地將可見光和IR光譜范圍的入射輻射轉換為特殊的表面波，即所謂的表面等離激元，這些表面波使傳感器對周圍環境的變化具有卓越的靈敏度。
來自FEFU，FEB RAS和MEPhI，以及名古屋工業大學（日本），東海大學（日本）和斯威本科技大學（澳大利亞）的科學家參加了這項工作。
以前，FEFU和斯威本科技大學的科學家與印度和日本同事合作，已經開發出了一種基于十字形硅納米天線陣列的光學元件。這些納米天線以適當的方式排列，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換為奇異的渦旋光束。該光學元件旨在對蛋白質在紅外光譜范圍內的結構進行高級實驗室研究，并研究新的手性分子化合物。
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