گروهی از محققان آمریکایی یک روش نانوساخت هیبریدی ابداع کرده‌اند که از هر دو راهکار پایین به بالا و بالا به پایین برای تولید تکرارپذیر بسترهای نانوساختاری حاوی شکاف‌های زیر ۱۰ نانومتری میان نانوساختارهای پلاسمونیکی بهره می‌برد.
ابداع یک روش نانوساخت منحصر به فرد برای تولید حسگرهای پلاسمونیکی
پر کردن شکاف بزرگ میان ابعاد نانومقیاس و
ساختارهای میکرومقیاس (مثل اندازه یک ویفر) همواره یک چالش بزرگ برای
محققان بوده است. به‌عنوان مثال نانوروبشگرهای مبتنی بر طیف‌سنجی رامان و
رامان بهبودیافته سطحی (SERS) را در نظر بگیرید. در چند سال گذشته محققان
تلاش کرده‌اند سیگنال‌های SERS منتشر شده از مولکول‌های واقع در داخل یا
نزدیک شکاف‌های میان نانوساختارهای فلزی فعالِ پلاسمونیکی را روی بسترهای
SERS تقویت کنند. آنها دریافته‌اند در SERS زمانی اثر رامان تقویت می‌شود
که نزدیک سطح ناهموار یک فلز حاوی نانوذرات نقره یا طلا اتفاق بیافتد.
حال گروهی از محققان آمریکایی یک روش نانوساخت هیبریدی ابداع کرده‌اند که
از هر دو راهکار پایین به بالا و بالا به پایین بهره می‌برد. این روش
منحصربه‌فرد امکان تولید تکرارپذیر بسترهای نانوساختاری حاوی شکاف‌های زیر
۱۰ نانومتری کنترل‌پذیر میان نانوساختارهای پلاسمونیکی را روی تمام سطح یک
ویفر (مساحت ۶ تا ۱۲ اینچی) فراهم می‌آورد.
پروفسور توآن وودین استاد مهندسی زیست‌پزشکی دانشگاه دوک به‌همراه همکارانش
در مقاله منتشر شده در مجله Small یک نانوساختار پلاسمونیک منحصربه‌فرد را
توصیف کرده‌اند که حاوی نانوسیم‌های الماسی‌شکل با شکاف‌های زیر ۱۰ نانومتر
است.
وودین توضیح می‌دهد: «شکاف‌های نانومقیاس میان نانوسیم‌های الماسی‌شکل می‌توانند
میدان الکترومغناطیسی را به شدت تقویت کنند. در این حالت اگر ساختارهای
نانوسیمی منطبق با طول‌موج‌های رزونانس سطحی مربوط به این نانوساختارها
تنظیم شده باشند، تقویت الکترومغناطیس SERS نیز روی می‌دهد».
اولین مرحله در این روش ترکیبی منحصربه‌فرد
تولید نانوسیم‌های سیلیکونی روی ویفر ۶ اینچی است. این محققان ابتدا
ویفرهای سیلیکون و سیلیکون روی عایق (SOI) را با استفاده از ترکیبی از
لیتوگرافی ماورای بنفش دور و حکاکی خشک الگودهی کردند. این کار امکان تولید
نانوسیم‌های سیلیکونی با اندازه‌ها و فاصله‌های مختلف (۱۰۰ نانومتر تا ۱۰
میکرومتر) میان نانوسیم‌ها را روی ویفر ۶ اینچی فراهم می‌کند.
مرحله دوم این روش نانوساخت منحصربه‌فرد مبتنی بر رشد هم‌بافته جهت دار و
کنترل‌شده است. در این مرحله با استفاده از رسوب‌دهی شیمیایی بخار در خلأ
بسیار بالا، فیلم‌های هم‌بافته سیلیکون- ژرمانیوم روی نانوسیم‌های سیلیکونی
رشد داده می‌شوند. سپس یک لایه از فلز فعال پلاسمونیکی مانند نقره یا طلا
روی این ساختار نشانده می‌شود. با استفاده از این فرایند ساختارهای الماسی‌شکل
منحصربه‌فرد از نانوسیم‌ها تولید شده و امکان کنترل دقیق اندازه شکاف میان
نانوسیم‌ها ایجاد می‌گردد.
این گروه تحقیقاتی از این بستر نانوحسگری برای شناسایی اجزای زیست‌شیمیایی
بهره برده و مولکول‌های DNA مربوط به سرطان سینه را با استفاده از SERS
برچسب زدند.
