محققان روشی برای بهبود طیف‌سنجی رامان یافته‌اند تا شاید بتوان از این ابزار برای تشخیص مواد در غلظت‌های بسیار پایین بهره برد. از جمله کاربردهای بالقوه طیف‌سنجی رامان می‌توان به تشخیص پزشکی و تولید دارو و مواد شیمیایی اشاره کرد.
بهبود طیف‌سنجی رامان با استفاده از نانوساختارها
محققان روشی برای بهبود طیف‌سنجی رامان یافته‌اند تا شاید بتوان از این ابزار برای تشخیص مواد در غلظت‌های بسیار پایین بهره برد. از جمله کاربردهای بالقوه طیف‌سنجی رامان می‌توان به تشخیص پزشکی و تولید دارو و مواد شیمیایی اشاره کرد.
توانایی شناسایی اختصاصی مواد در غلظت‌های پایین و امکان انجام اندازه‌گیری‌های غیرمخرب و غیرتهاجمی منجر به افزایش استفاده از این روش به عنوان یک ابزار آنالیزی شده است. اما این روش مشکلاتی هم دارد که اصلی‌ترین آنها، فقدان حساسیت و اطمینان‌پذیری در غلظت‌های بسیار پایین است.
مبنای طیف‌سنجی رامان مشاهده پراکنش نور (مثلا نور لیزر) توسط مولکول‌های یک ماده شفاف است. تفاوت میان طول موج نور فرودی و نور پراکنده شده، اطلاعات دقیقی درباره طبیعت ماده در اختیار محققان قرار می‌دهد.
تیزیانا بوند و همکارانش در مرکز میکرو و نانوفناوری LLNL طیف‌سنجی رامان بهبودیافته سطحی (SERS) را ابداع کرده‌اند؛ حساسیت این روش از طریق بهبود سیگنال به میزان بسیار زیادی افزایش یافته است. با وجودی که این روش پتانسیل‌های زیادی دارد، اما سیگنال‌هایی که از مواد مورد استفاده (عموماً سطوح فلزی ناهموار) ساطع می‌شوند، متغیر بوده و تا به امروز این روش اطمینان‌پذیر نبوده است. سطح ناصاف موجب افزایش برهمکنش نور با فلز می‌شود. مشکل اصلی یافتن روشی برای ایجاد یک ماده با ویژگی‌های توپولوژیکی یکنواخت است که منجر به تقویت پایدار سیگنال شود.
روش‌های نانومهندسی پیشرفته و تکنیک‌های تولید نیمه‌رساناها امکان تولید بسترهای اطمینان‌پذیرتر SERS را فراهم کرده‌اند (لایه یا بافت پایه روی یک ویفر ۴ تا ۶ اینچی). مسأله اصلی تولید بسترهایی با «تکرارپذیری تولید» کافی برای انجام آنالیزهای مطمئن است.
محققان LLNL با استفاده از آرایه‌ای از نانوسیم‌های عمودی پوشانده شده با طلا، یک طراحی خلاقانه ارائه کرده‌اند که می‌تواند منجر به تقویت کنترل‌پذیر سیگنال گردد. نوآوری آنها در ایجاد حفره‌های رزونانسی پلاسمونی درون آرایه نانوسیمی است. میهایل بورا، یکی از محققان این کار توضیح می‌دهد که پلاسمون‌های سطحی امواج الکترومغناطیسی مشابه نور هستند، با این تفاوت که آنها روی سطح فلزی محدود شده‌اند. تنظیم رزونانس پلاسمونی از طریق کنترل ابعاد هندسی حفرات حاصل می‌شود.
این گروه تحقیقاتی کوچک‌ترین حفره ارتعاشی اُپتیکی را که هزاران بار کوچک‌تر از طول موج نور است، ارائه داده و نشان دادند که با استفاده از پلاسمون‌های سطحی، امکان غلبه بر محدودیت انکسار نور وجود دارد.
جزئیات این تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده است.
