Warfighters Ready For Unsichtbare Bedrohung

In asymmetrischen Kriegsführung , ist eine frühzeitige Erkennung und Identifizierung von Spurenbereich chemischen und biologischen Stoffen und explosive Verbindungen entscheidend für schnelle Reaktion , Reaktion und Überlebensfähigkeit. Zwar gibt es viele Methoden, die gegenwärtig verwendet werden, die diese Bedrohungen erkennen kann , keine ermöglichen die einzigartige Fingerabdrücke Bedrohung Agenten im Spurenbereich .

Ein Forscherteam unter Leitung von Drs . Joshua Caldwell und Orest Glembocki , Wissenschaftler an der US Naval Research Laboratory , Technologie Abteilung Electronic Science and hat diese Beschränkung mit der oberflächenverstärkten Raman-Streuung (SERS ) mit optisch stimulierter Plasmonenschwingungenin nanostrukturierten Substrate überwinden.

Gezeigt, dass Verbesserungen der Raman- Signal zu liefern , großflächigen Gold (Au) beschichtet Silizium (Si) nanopillar Arrays sind mehr als 100 Millionen Mal (108) sensitiver als Raman-Streuung Erkundung allein, während eine sehr gleichmäßige Reaktion mit weniger als 30 Prozent beibehalten Variabilität in der Sensorfläche .

" Diese Arrays sind über ein Auftrag eine Größenordnung empfindlicher als die bislang beste SERS -Sensoren in der Literatur und den aktuellen State-of- the-Art- GroßflächenhandelsSERS -Sensoren ", sagte Caldwell. " Diese Arrays können eine Schlüsselkomponente der voll integrierten , autonom arbeitende chemische Sensoren , die , erkennen identifizieren und melden die Anwesenheit einer Bedrohung im Spurenbereich der Exposition sein."

Raman -Geräte verwenden Laserlicht , um molekulare Vibrationen , was wiederum bewirkt eine Verschiebung der Energie der gestreuten Laserphotonen , oben oder unten zu erregen , wodurch eine einzigartige visuelle Muster. Im Fall von Spurenmengen von Molekülen in Gasen oder Flüssigkeiten ist die Erkennung durch gewöhnliche Raman-Streuung praktisch unmöglich. Jedoch kann das Raman -Signal über die SERS -Effekt unter Verwendung von Metall -Nanopartikeln verbessert werden.

Trotz der oberflächenverstärkten Raman-Streuung , die zuerst in den späten 1970er Jahren zu beobachten , die Bemühungen reproduzierbare SERS -basierte chemische Sensoren ist durch die Unfähigkeit, großflächige Geräte mit einer einheitlichen Reaktion SERS machen behindert werden. Die Fähigkeit, reproduzierbare Muster nanometergroße Partikel in periodische Anordnungen hat endlich erlaubt diese Anforderung zu erfüllen.

"Während viele Werkzeuge derzeit verfügbaren Spuren von chemischen Kampfstoffen und biologischen Arbeitsstoffen und explosive Verbindungen zu erkennen sind , kann ein Gerät mit SERS verwendet, um diese winzigen Mengen der Chemikalien von Interesse , indem sie eine " Fingerabdruck " des Materials , die alle zu identifizieren aber entfällt die Prävalenz von Fehlalarmen ", sagt Glembocki .

SERS bietet zahlreiche Vorteile gegenüber anderen spektroskopischen Techniken wegen der Messgeschwindigkeit, eine hohe Empfindlichkeit , Portabilität und einfache Manövrierbarkeit. SERS können zusätzlich verwendet werden, um bestehende Raman -Technologien , wie zum Beispiel die Hand gehalten und Abstandseinheiten, die bereits in den Feldeinsatz im Gebrauch zu verbessern.

Quelle:
Daniel Parry
Naval Research Laboratory