研究人員設(shè)計(jì)和測(cè)試了一系列等離子體納米天線陣列，可以驅(qū)動(dòng)新一代超靈敏低成本熒光傳感器的開發(fā)，并可用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)。

納米天線陣列的SEM圖像和插圖中陣列元素的放大視圖

Bristol大學(xué)和Bedfordshire大學(xué)的研究人員與跨國(guó)公司ABB合作，設(shè)計(jì)和測(cè)試了一系列等離子體納米天線陣列，可以驅(qū)動(dòng)新一代超靈敏和低成本熒光傳感器的開發(fā)，并可用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)。

Neciah Dorh博士在布里斯托大學(xué)博士期間設(shè)計(jì)和測(cè)試的陣列是由商業(yè)合作伙伴開爾文納米技術(shù)，使用電子束光刻制造的鋁納米棒所制成的。可將50nm寬和158nm長(zhǎng)的納米棒設(shè)計(jì)為，共振增強(qiáng)水中的柴油或色氨酸之間的一系列污染物熒光發(fā)射。

在Applied Optics發(fā)表的這項(xiàng)研究顯示，染料測(cè)量的熒光發(fā)射量增加了6倍。研究還表明，通過正確設(shè)計(jì)陣列元件間距，可以獲得強(qiáng)定向熒光發(fā)射，從而可設(shè)計(jì)出高度集成的多波長(zhǎng)傳感器。

這項(xiàng)工作是在Martin Cryan教授的研究小組進(jìn)行的，該研究組是電子工程系光子學(xué)研究組的一部分。該項(xiàng)目是與Bristol物理學(xué)院的Andrei Sarua博士和Bedfordshire大學(xué)的Tahmina Ajmal博士合作的，他曾在Bristol的Aquatest項(xiàng)目工作。他們一起開發(fā)了一個(gè)低成本，LED基的傳感器系統(tǒng)，他們計(jì)劃進(jìn)一步研究使其成為水質(zhì)監(jiān)測(cè)的手持式現(xiàn)場(chǎng)可部署系統(tǒng)。

Bristol大學(xué)電氣工程系應(yīng)用電磁學(xué)和光子學(xué)教授Martin Cryan在文中的合作者說：“納米天線陣列可以通過低成本生產(chǎn)技術(shù)如納米壓印光刻，可以顯著提升靈敏度，從而可以在實(shí)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量測(cè)量，這樣可以部署遠(yuǎn)程無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以便提前預(yù)警污染或連續(xù)監(jiān)測(cè)敏感環(huán)境中的水質(zhì)。

Dorh博士現(xiàn)在是Bristol大學(xué)QTEC計(jì)劃的研究員，共同創(chuàng)立了一家初創(chuàng)的FluoretiQ，開發(fā)了量子增強(qiáng)型熒光傳感器，可以在幾天甚至分鐘內(nèi)識(shí)別細(xì)菌。Cryan教授的小組正在開發(fā)能夠?qū)⒓{米天線與量子增強(qiáng)型傳感器相結(jié)合的系統(tǒng)，以進(jìn)一步提高靈敏度。