飛秒激光是人類目前在實(shí)驗(yàn)室條件下所能獲得最短脈沖的技術(shù)手段。飛秒激光在瞬間發(fā)出的巨大功率比全世界發(fā)電總功率還大。飛秒激光技術(shù)隨著科技的進(jìn)步，不斷的發(fā)展，其脈寬越來越短，脈沖的峰值功率越來越大。物質(zhì)在飛秒激光的作用下會(huì)產(chǎn)生非常奇特的現(xiàn)象，氣態(tài)的物質(zhì)、液態(tài)的物質(zhì)、固態(tài)的物質(zhì)瞬間都會(huì)變成等離子體。
近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院微納米工程實(shí)驗(yàn)室利用飛秒激光引導(dǎo)毛細(xì)力自組裝復(fù)合加工方法實(shí)現(xiàn)了手性可控三維微結(jié)構(gòu)和三維金屬納米間隙結(jié)構(gòu)的靈活制備，并實(shí)現(xiàn)了在渦旋光手性檢測和高靈敏度生化檢測方面的應(yīng)用。該研究為非平坦表面上構(gòu)建金屬納米間隙結(jié)構(gòu)提供了一種新的方法，有望將基于微流體的表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測技術(shù)應(yīng)用于精準(zhǔn)醫(yī)療、實(shí)時(shí)在線檢測等領(lǐng)域。
飛秒激光有什么用途
物質(zhì)是由分子和原子組成的，但是它們不是靜止的，都在快速地運(yùn)動(dòng)著，這是微觀物質(zhì)的一個(gè)非常重要的基本屬性。飛秒激光的出現(xiàn)使人類第 一次在原子和電子的層面上觀察到這一超快運(yùn)動(dòng)過程?；谶@些科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)，由于飛秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病變早期診斷、醫(yī)學(xué)成象和生物活體檢測、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和不可替代的作用。
飛秒激光同領(lǐng)域的運(yùn)用
也叫毫微微秒，簡稱fs，是標(biāo)衡時(shí)間長短的一種計(jì)量單位，飛秒激光是人類目前在實(shí)驗(yàn)室條件下所能獲得短脈沖的技術(shù)手段。飛秒激光在瞬間發(fā)出的巨大功率比全世界發(fā)電總功率還大，飛秒激光技術(shù)隨著科技的進(jìn)步，不斷的發(fā)展，其脈寬越來越短，脈沖的峰值功率越來越大。飛秒激光在物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)控制反應(yīng)、光通訊等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。科學(xué)家預(yù)測飛秒激光將為下世紀(jì)新能源的產(chǎn)生發(fā)揮重要作用。
在微加工領(lǐng)域，由于其對材料周圍影響極小，能安全地切割，打孔、雕刻，甚至應(yīng)用于集成電路的光刻工藝中。在國防領(lǐng)域，飛秒激光應(yīng)用在安全切割高爆 炸 藥，拆除廢舊退役的火箭，炮彈等。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，飛秒激光用于治療近視，美容等方面。在生物學(xué)領(lǐng)域，飛秒激光轟擊細(xì)胞 DNA，使其發(fā)生突變，用于研究基因變化的各種影響。 在環(huán)境領(lǐng)域，飛秒激光 LIBS 技術(shù)測量大氣污染成分，檢測環(huán)境污染水平。
微流體技術(shù)
是在微觀尺寸下控制、操作和檢測復(fù)雜流體的技術(shù)，是在微電子、微機(jī)械、生物工程和納米技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門全新交叉學(xué)科。與微電子技術(shù)不同，微流體技術(shù)不強(qiáng)調(diào)減小器件的尺寸，它著重于構(gòu)建微流體通道系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的微流體操縱功能。與宏觀流體系統(tǒng)類似，微流體系統(tǒng)所需的器件也包括泵、閥、混合器、過濾器、分離器等。盡管與微電子器件相比，微通道的尺寸顯得相當(dāng)大，但實(shí)際上這個(gè)尺寸對于流體而言已經(jīng)是非常小。微通道中的流體流動(dòng)行為與人們在日常生活中所見的宏觀流體流動(dòng)行為有著本質(zhì)的差別，因此微泵、微閥、微混合器、微過濾器、微分離器等微型器件往往都與相應(yīng)的宏觀器件差別甚大。
表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測技術(shù)
拉曼光譜和紅外光譜一樣同屬于分子振動(dòng)光譜，可以反映分子的特征結(jié)構(gòu)。但是拉曼散射效應(yīng)是個(gè)非常弱的過程，一般其光強(qiáng)僅約為入射光強(qiáng)的 10^-10。所以拉曼信號(hào)都很弱，要對表面吸附物種進(jìn)行拉曼光譜研究幾乎都要利用某種增強(qiáng)效應(yīng)。拉曼光譜分析包括定性分析和定量分析，SERS光譜處理與識(shí)別包含光譜預(yù)處理、特征提取、特征分類(定性分析)、數(shù)學(xué)建模(定量分析)。由于痕量檢測中拉曼光譜信噪比低、微弱信號(hào)被熒光背景淹沒、復(fù)雜體系中其它未知組分的干擾等因素的影響，SERS信號(hào)自動(dòng)識(shí)別存在很大的挑戰(zhàn)。另外，由于拉曼增強(qiáng)效應(yīng)的穩(wěn)定性影響，利用SERS進(jìn)行定量分析具有很大的挑戰(zhàn)性。
光譜儀所采集的拉曼光譜包含熒光背景、檢測器噪聲、激光器功率波動(dòng)等干擾信息，這些干擾信息不能完全依賴設(shè)備的改進(jìn)而消除，因此在利用光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行定性定量分析之前，還要完成有效的預(yù)處理過程。針對于SERS光譜的預(yù)處理，包括平滑去噪和基線校正。
新聞來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
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