目前電子器件正朝著功能多樣化的方向發(fā)展，這就要求模塊的集成度越來越高，光電傳感器芯片的尺寸就必須越來越小，導(dǎo)致其包含的納米結(jié)構(gòu)單元的尺寸，已經(jīng)接近它們要檢測的物體或分子。
雖然越小的結(jié)構(gòu)單元，意味著相同尺寸的光電傳感器可以配置的數(shù)量更多，性能也更加強(qiáng)大。但是它們微小的尺寸使得將被檢測物移動到光電傳感器的最佳檢測區(qū)域，變得越來越困難，這也影響了光電傳感器的實(shí)際傳感性能。
紐約州立大學(xué)布法羅分校（University at Buffalo，the State University of New York，簡稱UB）與Sandia National Laboratories（桑迪亞國家實(shí)驗室，簡稱SNL）組成一支聯(lián)合研究團(tuán)隊，開發(fā)出了一種基于表面增強(qiáng)紅外吸收（SEIRA）光譜技術(shù)的新型傳感器，簡稱新型SEIRA傳感器。
表面增強(qiáng)紅外吸收光譜作為一種高靈敏、無標(biāo)記、無損，并且具有特異性的分析物鑒定技術(shù)，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在了許多傳感應(yīng)用中，這一類傳感器被稱為SEIRA傳感器。
大多數(shù)SEIRA傳感器為了大幅度增強(qiáng)電場，通常采用的是共振納米光子結(jié)構(gòu)，以便在納米熱點(diǎn)中將光與物質(zhì)的一系列信號轉(zhuǎn)化增強(qiáng)多個數(shù)量級。越小的熱點(diǎn)可以獲得更強(qiáng)的電場，但也意味著將被檢測物體準(zhǔn)確地放置到這些熱點(diǎn)上越來越困難。
表面增強(qiáng)紅外吸收光譜傳感器：紅外光（圖中白色光束）被金屬表面的微小縫隙捕獲并探測微量物質(zhì)含量
新型SEIRA傳感器包含一個微小的矩形金條陣列，微型陣列浸泡在1-十八烷基硫醇（簡寫為ODT）中，然后加入液態(tài)金屬鎵作為傳感器的基底，再在頂部裝上一個薄玻璃蓋，類似于做三明治那樣一層夾一層。
新型SEIRA傳感器制作簡化流程圖
這樣傳感器就形成一種多層和腔體的設(shè)計，研究人員稱這種設(shè)計為“納米貼片天線”。該“天線”能夠?qū)⒈粰z測物導(dǎo)入空腔，精準(zhǔn)的傳遞到光電傳感器的最佳檢測區(qū)域，同時吸收充分的紅外光來進(jìn)行傳感。
相比一般傳感器只能使反射光量發(fā)生1%的變化，新型SEIRA傳感器的單層分子就可以達(dá)到10%的變化，也就是說，感測靈敏度最起碼提升了十倍。該研究團(tuán)隊仍在對新型SEIRA傳感器做改進(jìn)，未來將有可能應(yīng)用在醫(yī)療診斷和生物分析傳感等領(lǐng)域，比如感測一些導(dǎo)致疾病的微生物。
血液腫瘤的生物分析傳感
感測完成之后，只需要擦拭掉傳感器芯片表面的液態(tài)金屬鎵，就可以進(jìn)行下一次的傳感檢測，也就是說，這種檢測手段是可以循環(huán)使用的，這樣就可以降低設(shè)備的使用成本。
這種液態(tài)金屬納米光子結(jié)構(gòu)的新型SEIRA傳感器具有可靠、經(jīng)濟(jì)和高效的優(yōu)點(diǎn)，這種設(shè)計思路為其他光子學(xué)應(yīng)用和開發(fā)紅外波段高性能傳感器開辟出了另一片廣闊的天地。
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