量子限界化学センサーチップ：微量化合物を高速・高精度で検出

バッファロー大学の研究者たちが、携帯型デバイスで微量化学物質（違法薬物から汚染物質まで）を、ブレスアライザーがアルコールを特定するのと同じくらい迅速に検出できる化学センシングチップの進歩を報告しています。

このチップは、食品安全監視、偽造防止、微量化学物質を分析するその他の分野でも用途があるかもしれません。

この研究は、Professor Qiaoqiang Ganの研究室による、金と銀のナノ粒子の端で光を閉じ込めるチップの作成に関する先行研究に基づいています。生物または化学分子がチップの表面に着地すると、捕獲された光の一部が分子と相互作用し、新しいエネルギーの光に「散乱」されます。この効果は、化学または生物学的分子の指紋となる認識可能なパターンで発生し、存在する化合物についての情報を明らかにします。

すべての化学物質が独自の光散乱シグネチャを持つため、この技術は最終的に、血液、呼気、尿、その他の生体サンプル中の薬物検出用ハンドヘルドデバイスに統合される可能性があります。また、空気中や水、その他の表面からの化学物質特定用の他のデバイスに組み込むこともできます。このセンシング手法は、表面増強ラマン分光法（SERS）と呼ばれます。

効果的ではありますが、Ganグループが以前作成したチップは設計面で均一ではありませんでした。金と銀が不均等に間隔を空けて配置されていたため、チップの異なる場所に散乱分子が現れた場合、特に識別が困難になる可能性がありました。Gan氏と研究チームはこの欠点を改善するために取り組んできました。

チームは、それぞれ異なる長さを持つ4つの分子（BZT、4-MBA、BPT、TPT）を製造プロセスで使用し、金と銀のナノ粒子間のギャップサイズを制御しました。更新された製造プロセスは、SERSチップでより一般的で高価な電子ビームリソグラフィではなく、原子層堆積と自己組織化単分子膜という2つの技術に基づいています。

その結果、優れた均一性を持ち、比較的安価に製造できるSERSチップが得られました。より重要なのは、量子限界センシング能力に迫っているとGan氏は言います。これは従来のSERSチップにとって課題でした。

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