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
- 来源:
- 关键词:
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 PI建议开发一种基于硅晶片上超高品质因数(Q)光学微谐振器的新型纳米粒子传感器,不仅可以实现超灵敏检测,还可以实现纳米粒子和纳米粒子的分子特异性识别和测量。单粒子分辨率的空气和液体环境中的分子。这项新技术的优点在于增强拉曼和瑞利散射,并将它们集成到超高Q回音壁模式(WGM)微谐振器中以实现多功能传感器。一方面,谐振器中的瑞利散射导致自参考模式分裂,可用于检测和测量尺寸小至几纳米的纳米粒子(例如尺寸)。另一方面,拉曼散射在超高 Q 微谐振器中大大增强了几个数量级,通过识别分子振动的光谱指纹来识别分子/粒子。通过集成模式分离和微谐振器增强拉曼光谱,他们可以实现能够对单个纳米颗粒进行超灵敏实时、原位检测、识别和测量的多功能传感单元。
项目成果
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