美布法羅大學化學感測晶元可嗅出毒品或可達成攜帶型藥物檢測器

一種新型的低成本化學感測晶元，在測試酒駕的酒精濃度時，讓同時快速測試可卡因，阿片類藥物和大麻的可能變成現實。該晶元可集成到手持攜帶型設備中，用於檢測生物樣本中的藥物，如血液，呼吸，尿液或唾液。

一一種新型的低成本化學感測晶元，在測試酒駕的酒精濃度時，讓同時快速測試可卡因，阿片類藥物和大麻的可能變成現實。該晶元可集成到手持攜帶型設備中，用於檢測生物樣本中的藥物，如血液，呼吸，尿液或唾液。

布法羅工程與應用科學學院電氣工程副教授甘喬強（音譯）博士說：「目前，對現場藥物檢測的需求很大，我們設計的高性能晶元在我們的實驗中能夠在幾分鐘內檢測出可卡因。它也很便宜，成本約為10美分，我們使用的製造技術也是低成本的。未來，我們希望也可以使用這種技術來檢測其他藥物，包括大麻。大麻合法化的不斷擴大引發了許多社會問題，比如，很需要一個快速測試吸毒者司機的產品。」

這項由國家科學基金資助的研究於5月7日發表在《Small Methods》雜誌上。

檢測可卡因和其他藥物的化學指紋

新晶元是一種工程納米結構，可在金和銀納米粒子的邊緣捕獲光線。當生物或化學分子落在晶元表面時，一些被捕獲的光與分子相互作用，並被「散射」成新能量的光。這種效應發生在識別指紋的模式中，揭示有關化合物存在的信息。

因為所有化學物質，如可卡因、阿片類物質和大麻中的活性成分都有其獨特的光散射特徵，研究人員可以利用這項技術快速識別各種各樣的化學物質。這種被稱為表面增強拉曼光譜（SERS）感測方法並不是新的，但該團隊開發的晶元具有高性能和低成本。

團隊研究人員介紹說： 「SERS對藥物和其他化學物質的快速檢測具有很大的希望，但執行感測所需的材料通常相當昂貴。用於SERS的晶元通常採用昂貴的方法製造，例如光刻技術，該技術可在金屬襯底上創建特定的圖案。我們通過在玻璃基板上沉積各種薄層材料來創造我們的晶元。這是具有成本效益的，適合於工業規模生產。「

光學層餅

新晶元，一種稱為金屬表面的結，類似於一層蛋糕，有幾個水平的材料層疊在一起。

具體地，該技術由夾在銀鏡（晶元的基部）和由金和銀納米顆粒（晶元的活性表面）製成的雜化納米材料之間夾持的介電材料片（例如二氧化硅、氧化鋁等）組成。

這種結構非常適用於SERS：可卡因或其他物質的分子落入晶元表面納米顆粒之間的微小空間。然後，當該結構暴露於光下進行測試時，銀鏡和介電層充當「光學腔」，以增加晶元表面處的光子數量的方式操縱光。最終加強了被感測化合物的散射特徵，改善了檢測。

這項技術的保質期很長，研究人員發現它在儲存一年後表現良好。晶元的使用壽命部分歸功於其表面設計：最後沉積的金納米粒子有助於屏蔽空氣中的銀納米粒子，防止氧化，降解和變色。

研究的下一步是將晶元安裝在一個簡單的攜帶型測試設備中。這項技術將首先通過提煉特定的分子，通過這個過程捕獲的任何化學物質將被傳送到晶元進行檢測和識別。

參考來源：布法羅大學

文獻鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smtd.201800045

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