Collaborative Research: Enhanced Raman and Rayleigh scattering in an ultrahigh-Q microresonator for detection, identification and measurement of nanoparticles

合作研究:超高 Q 微谐振器中的增强拉曼和瑞利散射,用于纳米粒子的检测、识别和测量

基本信息

  • 批准号:
    1264750
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-09-01 至 2016-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1264997/1264750Yang/LiuThe PIs propose to develop a new class of nanoparticle sensors based on ultrahigh quality factor (Q) optical micro-resonators on a silicon wafer to achieve not only ultra-sensitive detection but also molecule-specific identification and measurement of nanoparticles and molecules in air and in liquid environments at single particle resolution. The merit of this new technique lies in enhancing Raman and Rayleigh scattering and integrating them in an ultrahigh-Q Whispering Gallery mode (WGM) micro resonator to achieve multi-function sensors. On one hand, Rayleigh scattering in resonators leads to self-referencing mode-splitting, which can be utilized to detect and measure nanoparticles (e.g., size) down to several nm in size. On the other hand, Raman scattering, which is greatly enhanced by several orders of magnitude in an ultrahigh-Q microresonator, provides identification of molecules/particles through recognition of their spectral fingerprints of molecular vibrations. By integrating mode-splitting and microresonator-enhanced Raman spectroscopy, they can achieve a multifunction sensing unit capable of ultra-sensitive real-time, in-situ detection, identification and measurement of single nanoparticles.
1264997/1264750Yang/Liu PIS建议开发一种基于硅片上超高质量因数(Q)光学微谐振器的新型纳米颗粒传感器,不仅可以实现超灵敏检测,还可以实现对空气和液体环境中的纳米颗粒和分子的特定分子识别和单颗粒分辨率测量。这项新技术的优点在于增强了拉曼散射和瑞利散射,并将它们集成在超高Q值的回音廊模式(WGM)微谐振器中,实现了多功能传感器。一方面,谐振器中的瑞利散射导致了自参考模式分裂,这可以用来检测和测量尺寸为几纳米的纳米粒子。另一方面,拉曼散射在超高Q微谐振器中被极大地增强了几个数量级,通过识别分子/粒子的分子振动光谱指纹来提供分子/粒子的识别。通过将模式分裂和微谐振器增强拉曼光谱相结合,它们可以实现多功能传感单元,能够对单个纳米颗粒进行超灵敏的实时、原位检测、识别和测量。

项目成果

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知道了