摘要：发现于20世纪70年代的表面增强拉曼光谱（SERS）是一项因识别化学和生物分子而闻名的传感技术。虽然已经商业化，但不广泛。这种情况可能会很快发生改变。一项国际研究开发出了可使SERS更简单更实惠的纳米技术。

如上图所示，该技术由银或铝薄膜镜子和硅或氧化铝介电层构成。介电分离镜子，镜子由细小金属纳米颗粒随机分布在衬底顶部构成。（图片来源：Qiaoqiang Gan）

从机场安全检测爆炸物到艺术史学家鉴定画作，都迫切需要发展越来越有效的传感器。

鉴于此，很少传感技术可以匹配由表面增强拉曼光谱（surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）产生的嗡嗡声。

发现于20世纪70年代的SERS是一项因识别化学和生物分子而闻名的传感技术。虽然已经商业化，但不广泛，因为传感性能所需的材料在使用过程中会消耗，昂贵且制备复杂。

这种情况可能会很快发生改变。

一项由布法罗分校工程师领导的国际研究开发出了旨在使SERS更简化更实惠的纳米技术。

相关结果发表于《先进材料界面》（Advanced Materials Interfaces），论文指出光子学发展目标在于提高疾病、化学武器、假画、环境污染以及更多其他领域中的痕量分子的检测能力。

“我们正在开发的技术——SERS普通衬底——具有独特的、潜在的、革命性的性能，通过可陷光的宽纳米结构，可以快速识别和测量化学和生物分子。”该论文第一作者、UB电气工程助理教授Qiaoqiang Gan如是说。

该论文其他作者有：布法罗分校电气工程博士候选人Nan Zhang、Kai Liu、Haomin Song、Xie Zeng, Dengxin Ji和Alec Cheney；材料科学副教授Suhua Jiang；中国复旦大学和布法罗分校博士候选人Zhejun Liu。

强激光与化学、生物分子反应，可激发这些分子的振动并产生光的非弹性散射，也称之为拉曼散射。由于光束击中这些分子，可产生具有不同频率的光子。具体来说，散射信号很弱，没有非常强的激光很难读取。

SERS利用显著增强表面光场，进而增强拉曼散射强度的纳米图案衬底解决了这个问题。不幸的是，传统衬底通常设计成只有非常窄的波段。

这是有问题的，因为如果想用不同的激光去测试相同的分子的话，将需要不同的衬底。反之，这就需要更多的化学分子和衬底，增加了测试的成本和时间。

普通衬底解决了这个问题，因为它能陷住宽范围的波长，并将其挤压成很小的间隙，从而产生极大增强的光场。

该技术由银或铝薄膜镜子和硅或氧化铝介电层构成。介电分离镜子，镜子由细小金属纳米颗粒随机分布在衬底顶部构成。

“它的作用类似于万能钥匙。检测不同波长激发的拉曼信号不再需要所有这些不同的衬底了，只需要一个。就像一把可以打开多个门的万能钥匙一样。”Zhang如是说。

“这种装置的应用深远。”Kai Liu说，“更少量的化学和生物分子的检测可能对那些用于检测癌症、疟疾（Malaria）、艾滋病（HIV）及其他疾病的生物传感器有帮助。”

它可能识别应用于某些类型涂料的化学品。这可能有助于检测伪造艺术作品以及老化修复的艺术作品。同时，该技术可以提高空气、水中以及其他导致健康问题的地方的微量毒素。还可能有助于化学武器的检测。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正：摩天轮