上海交通大学 (SJTU) 的研究人员开发出了一种高灵敏度、可重复使用的表面增强拉曼光谱 (SERS) 微流体系统，对有害物质的检测限低于 10 ppt(万亿分之一)。

该研究发表在《国际极限制造杂志》上，可以拓展超灵敏、有效且低成本的微流体检测在生物医学诊断、环境监测和食品安全领域的应用。

将等离子体纳米粒子高精度、高稳定性地集成到微流控芯片中是实现高灵敏度、可重复使用传感的基础。

“如何将精心设计的纳米粒子组装到微通道中是一个关键问题。”论文第一作者、上海交通大学机械工程学院教授胡永祥博士说。

“在大多数研究中，SERS活性基底都是预先单独制备的，然后与微流控芯片集成，制造效率低，成本昂贵。我们需要找到一种快速且经济实惠的技术。我们在这里说，为什么不直接将纳米颗粒植入微通道呢?”

近年来，直接飞秒激光构造已用于开发许多高灵敏度微流体 SERS 系统，提供了各种灵活的 SERS 活性界面制造路线。

利用激光诱导光还原技术，可以在微通道中合成纳米粒子用于 SERS 检测，分辨率低至 10 -10 mol/L。然而，激光还原的纳米粒子暴露在空气中时易被氧化，从而影响其使用寿命。此外，激光制备的结构难以以均匀的方式控制，限制了灵敏度和可重复性的提高。

研究人员利用飞秒激光诱导正向转移 (fs-LIFT) 技术，将纳米粒子植入间距约为 400 纳米的方晶格中，平均偏差仅为 3%。显著的电磁场增强使检测限低于 10 -11 mol/L。此外，由于 fs-LIFT 植入的纳米粒子牢固嵌入，制备的阵列在经过多次物理和化学清洗后仍表现出良好的可重复使用性。

由于其较高的稳定性和灵敏度，研究人员利用该方法制作了SERS微流控系统，并监测在线氧化反应，从而推断出反应路径。

研究人员正在继续研究，希望通过减小颗粒尺寸和排列间距来进一步提高灵敏度。他们希望该技术将来能用于生物医学检测，用于疾病筛查和诊断应用。

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