Имплантация наночастиц в массив для чувствительного и многократного детектирования
Исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тун (SJTU) разработали высокочувствительную и пригодную для повторного использования систему для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS) на микрофлюидном чипе, достигшую предела обнаружения ниже 10 ppt (частей на триллион) вредных веществ.
Работа, опубликованная в International Journal of Extreme Manufacturing, может расширить применение ультрачувствительного, эффективного и недорогого микрофлюидного детектирования в биомедицинской диагностике, мониторинге окружающей среды и безопасности пищевых продуктов.
Основой высокочувствительного и многократного сенсора является интеграция плазмонных наночастиц в микрофлюидные чипы с высокой точностью и стабильностью.
«Как внедрить хорошо спроектированные наночастицы в микрофлюидные каналы — это критическая проблема», — отметил доктор Юнсян Ху, первый автор статьи и профессор Инженерной школы SJTU.
Вместо предварительного изготовления SERS-активного субстрата и последующей интеграции с чипом, что неэффективно и дорого, команда предложила имплантировать наночастицы непосредственно в микрофлюидный канал.
Используя технологию фемтосекундного лазерного переноса (fs-LIFT), исследователи имплантировали наночастицы в квадратную решетку с однородным шагом около 400 нм, достигнув среднего отклонения всего в 3%. Это привело к значительному усилению электромагнитного поля и пределу обнаружения ниже 10-11 моль/л.
Кроме того, созданный массив показал отличную возможность повторного использования после нескольких физических и химических очисток благодаря прочному закреплению имплантированных наночастиц.
Благодаря высокой стабильности и чувствительности, исследователи использовали этот метод для создания микрофлюидной SERS-системы и мониторинга окислительной реакции в реальном времени, что помогло определить путь реакции.
Ученые продолжают работу, надеясь повысить чувствительность, уменьшая размер частиц и шаг решетки. Они ожидают, что технология найдёт применение в биомедицинской диагностике для скрининга и выявления заболеваний.