美国纽约州立大学水牛城分校(UniversityofBuffalo)的研究人员们最近开发出一种通用的奈米级基板，可望为目前普遍使用的物质感测器技术——“表面增强拉曼散射”(SERS)提供关键的“万能钥匙”(skeletonkey)，进一步实现成本低廉的单晶片版本。
这种针对物质感测器开发的通用型奈米级基板，能够大幅削减目前的装置成本，包括从机场安全侦测器、疾病与环境污染的辨识，以及艺术画作的鉴定。根据研究人员们表示，这种通用的基板可透过SERS技术，取代当今需要某种特定波长的基板。
“我们已经开发出一种未经报导的独特基板，”约州立大学水牛城分校电子工程教授QiaoqiangGan表示，“我们能以奈米图案单层捕获宽频的光源，并将它挤压于狭窄的缝隙中，以取得必要的局部场效增强效果。先前研究的奈米结构仅适用于窄频。”该校博士候选人NanZhang与KaiLiu也协助Gan进行了这项研究。
这种新式感测器的秘诀在于可作为反射镜的银或铝薄膜，以及二氧化矽或氧化铝的电解层，用于随机分离具有微小金属奈米粒子的反射镜。
目前，SERS感测器是一种辨识任何物质种类时所广泛用的方法;其作法是透过雷射光线照射，然后读取该物质的拉曼散射签名，使其得以搭配广泛可用且任何感兴趣的化学或生物物质。遗憾的是，Gan指出，当今不同的物质测试必须使用各种不同的基板，加上用于执行这些测试的消耗品由于制造技术复杂而过于昂贵。
然而，由于约州立大学水牛城分校开发出新的“通用型”基板，透过奈米级图案技术可望改善SERS辨识物质的能力，以及降低建置程序的成本。
Gan说：“在使用传统技术时，人们必须利用能与相应波长搭配的合适基板，然后重覆实验不同波长时的结果，这十分浪费时间。而且还会消耗更多的物质与基板。”
其秘诀在于这种新的奈米图案基板，具备了捕捉广泛雷射波长的能力，从而可使单个元件快速执行完光谱测试，而无需为所使用的每一种雷射波长进行手动调整。Gan将它比喻为这一过程中的“万能钥匙”，不必再为每一种所用光源的波长分别解锁了。这种基板还增加了拉曼散射的响应密度，从而实现功耗更低且成本低廉的光源。
这种奈米图案基板利用(银或铝)薄膜在电介质下方作为反射镜，随机测量奈米级金金属粒子。其结果是，在拉曼散射辨识技术中所用的光源节任何波长都有适当的光子图案。
至于未来，Gan认为这项技术还不足以实现商业化，因此，目前正寻找制造合作夥伴或进行授权。
“我们正与一些企业合作，追求商业化的机会，因为我们的结构是非常低成本的。目前，商用SERS基板仍然相对昂贵。我们相信这种通用晶片可为用户提供一个选择，使其进行第一次筛选试验，确定在相同晶片上利用几种不同波长的化学/分子是什么物质，”Gan表示。