De extreme nauwkeurigheid en snelheid van de langeafstandsschoten van NBA-driepunter Stephen Curry zijn goed bekend bij basketbalfans over de hele wereld, maar nauwkeurigheid en snelheid zijn ook een focus van onderzoek bij biochemische tests. Dr. Yen Ta-Jen, professor in de afdeling Materials Science and Engineering, National Tsing Hua University, Taiwan, heeft een artikel gepubliceerd over diepe UV-oppervlakte-versterkte resonantie Raman-verstrooiing (DUV-SERRS) in het Journal of the American Chemical Society , waarin hij opvattingen over lichtdiffractie herziet en ook een snelle, nauwkeurige spectrale toepassing creëert. Het ondergaat momenteel klinische proeven voor gebruik bij snelle screening op kanker en andere ziekten, en heeft ook potentiële toepassingen op gebieden als genoomscreening, biomedische technologie, polymeersynthese, forensisch onderzoek, milieu- en voedselveiligheid, farmaceutische producten en materiaalanalyse.

Dr. Yen legt de sleuteltechnologie voor het veranderen van normale lichtdiffractie uit door te verwijzen naar het openen en sluiten van een jaloezie. Wanneer het rolgordijn gesloten is, voorkomt het dat er licht de kamer binnenkomt, waardoor het donker wordt. Met het substraat dat Dr. Yen heeft ontwikkeld, wordt het licht echter niet gehinderd door dergelijke obstakels, maar wordt het helderder. Dr. Yen zei dat zijn doorbraak het resultaat is van 18 jaar systematisch en continu onderzoek. Geometrische holtes op nanoschaal gemaakt op een eenkristal aluminium plaatsubstraat zorgen ervoor dat het licht zich gedraagt ​​​​op een manier waarop het zich normaal niet gedraagt ​​- dit is resonantiediffractie, wat het mogelijk maakt om detectietoepassingen te ontwikkelen die eenvoudig, snel, herhaalbaar, labelvrij en ultragevoelig. Bovendien hebben de andere substraten die in SERRS-papers worden vermeld slechts één tot vier Raman-pieken, terwijl het door Dr. Yen ontworpen substraat er zeven tot negen heeft, wat de resultaten aanzienlijk verbetert.

Tot de vele toepassingen van detectoren behoren bewaking van vervuiling, voedselveiligheid, biogeneeskunde en onderzoeken op plaats delict; een van de vele detectiemethoden is infrarood. Raman-spectroscopie is niet-invasief en minder gevoelig dan infrarood voor externe interferentie van stoffen als water en kooldioxide, maar is niet zo gevoelig. Bovendien is de dwarsdoorsnede van Raman-verstrooiing klein, dus de spectroscopie-analyse vereist een groot aantal monsters, wat praktische toepassing belemmert.

In de afgelopen jaren hebben onderzoekers een techniek ontwikkeld genaamd Surface Enhanced Raman scattering (SERS), die gebruik maakt van gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie om de detectiegevoeligheid met orden van grootte te verbeteren door de interactie van licht en materie. Maar voor de detectie van enkelvoudige moleculen is de SERS-technologie nog lang niet voldoende, wat Dr. Yen ertoe bracht een innovatieve oplossing te bedenken, bestaande uit het verhogen van de excitatiefrequentie van oppervlakteplasmonresonantie om het Raman-resonantieverstrooiingseffect te induceren. Op deze manier slaagde hij erin een oppervlakteversterkte resonante Raman-verstrooiing (SERRS)-techniek te ontwikkelen die de diepe ultraviolette band (DUV, golflengte van 266 nm) kan bereiken.

Deze unieke en ultragevoelige detectietechnologie is labelvrij en heeft een sterk lokaal elektromagnetisch veld en ladingsoverdrachtseffect, zodat het een extreem breed scala aan stoffen kan detecteren, waaronder nucleïnezuur, eiwitten, chemische stoffen, ultraviolette stralen in buitenste ruimte, en zelfs het buskruit dat wordt gebruikt in de Oekraïens-Russische oorlog. Zelfs met het monomeer adenine (base A), met een dikte van slechts 1 nm, kan de Raman-versterkingsfactor oplopen tot 10 ⁶ keer in de diepe ultraviolette band, een nieuw wereldrecord. Het sterk verbeterde SERRS-signaal van het 12-meer ss-DNA dat voor het eerst werd voorgesteld door Dr. Yen is geschikt voor gebruik met alle soorten nucleïnezuurbasen, evenals hun opeenvolgende mutaties; deze gemeten mutatie toont een lineair verband met de hoeveelheid van zijn base A, die kan worden gebruikt als een kwantitatieve detectietoepassing.

Deze baanbrekende technologie wordt nu rigoureus getest in klinische onderzoeken. Tegelijkertijd ontwikkelt Dr. Yen een goedkope versie die door consumenten kan worden gebruikt om producten te testen op buitensporige hoeveelheden resterende landbouwchemicaliën. + Verder verkennen

Een zeer gevoelig SERS-substraat voor gasdetectie