飛秒激光是人類目前在實驗室條件下所能獲得最短脈沖的技術(shù)手段。飛秒激光在瞬間發(fā)出的巨大功率比全世界發(fā)電總功率還大。飛秒激光技術(shù)隨著科技的進步，不斷的發(fā)展，其脈寬越來越短，脈沖的峰值功率越來越大。物質(zhì)在飛秒激光的作用下會產(chǎn)生非常奇特的現(xiàn)象，氣態(tài)的物質(zhì)、液態(tài)的物質(zhì)、固態(tài)的物質(zhì)瞬間都會變成等離子體。

近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院微納米工程實驗室利用飛秒激光引導(dǎo)毛細(xì)力自組裝復(fù)合加工方法實現(xiàn)了手性可控三維微結(jié)構(gòu)和三維金屬納米間隙結(jié)構(gòu)的靈活制備，并實現(xiàn)了在渦旋光手性檢測和高靈敏度生化檢測方面的應(yīng)用。該研究為非平坦表面上構(gòu)建金屬納米間隙結(jié)構(gòu)提供了一種新的方法，有望將基于微流體的表面增強拉曼光譜檢測技術(shù)應(yīng)用于精準(zhǔn)醫(yī)療、實時在線檢測等領(lǐng)域。

飛秒激光有什么用途

物質(zhì)是由分子和原子組成的，但是它們不是靜止的，都在快速地運動著，這是微觀物質(zhì)的一個非常重要的基本屬性。飛秒激光的出現(xiàn)使人類第 一次在原子和電子的層面上觀察到這一超快運動過程?；谶@些科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)，由于飛秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病變早期診斷、醫(yī)學(xué)成象和生物活體檢測、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其獨特的優(yōu)點和不可替代的作用。

飛秒激光同領(lǐng)域的運用

也叫毫微微秒，簡稱fs，是標(biāo)衡時間長短的一種計量單位，飛秒激光是人類目前在實驗室條件下所能獲得短脈沖的技術(shù)手段。飛秒激光在瞬間發(fā)出的巨大功率比全世界發(fā)電總功率還大，飛秒激光技術(shù)隨著科技的進步，不斷的發(fā)展，其脈寬越來越短，脈沖的峰值功率越來越大。飛秒激光在物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)控制反應(yīng)、光通訊等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用?？茖W(xué)家預(yù)測飛秒激光將為下世紀(jì)新能源的產(chǎn)生發(fā)揮重要作用。

在微加工領(lǐng)域，由于其對材料周圍影響極小，能安全地切割，打孔、雕刻，甚至應(yīng)用于集成電路的光刻工藝中。在國防領(lǐng)域，飛秒激光應(yīng)用在安全切割高爆 炸 藥，拆除廢舊退役的火箭，炮彈等。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，飛秒激光用于治療近視，美容等方面。在生物學(xué)領(lǐng)域，飛秒激光轟擊細(xì)胞 DNA，使其發(fā)生突變，用于研究基因變化的各種影響。 在環(huán)境領(lǐng)域，飛秒激光 LIBS 技術(shù)測量大氣污染成分，檢測環(huán)境污染水平。

微流體技術(shù)

是在微觀尺寸下控制、操作和檢測復(fù)雜流體的技術(shù)，是在微電子、微機械、生物工程和納米技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門全新交叉學(xué)科。與微電子技術(shù)不同，微流體技術(shù)不強調(diào)減小器件的尺寸，它著重于構(gòu)建微流體通道系統(tǒng)來實現(xiàn)各種復(fù)雜的微流體操縱功能。與宏觀流體系統(tǒng)類似，微流體系統(tǒng)所需的器件也包括泵、閥、混合器、過濾器、分離器等。盡管與微電子器件相比，微通道的尺寸顯得相當(dāng)大，但實際上這個尺寸對于流體而言已經(jīng)是非常小。微通道中的流體流動行為與人們在日常生活中所見的宏觀流體流動行為有著本質(zhì)的差別，因此微泵、微閥、微混合器、微過濾器、微分離器等微型器件往往都與相應(yīng)的宏觀器件差別甚大。

表面增強拉曼光譜檢測技術(shù)

拉曼光譜和紅外光譜一樣同屬于分子振動光譜，可以反映分子的特征結(jié)構(gòu)。但是拉曼散射效應(yīng)是個非常弱的過程，一般其光強僅約為入射光強的 10^-10。所以拉曼信號都很弱，要對表面吸附物種進行拉曼光譜研究幾乎都要利用某種增強效應(yīng)。拉曼光譜分析包括定性分析和定量分析，SERS光譜處理與識別包含光譜預(yù)處理、特征提取、特征分類(定性分析)、數(shù)學(xué)建模(定量分析)。由于痕量檢測中拉曼光譜信噪比低、微弱信號被熒光背景淹沒、復(fù)雜體系中其它未知組分的干擾等因素的影響，SERS信號自動識別存在很大的挑戰(zhàn)。另外，由于拉曼增強效應(yīng)的穩(wěn)定性影響，利用SERS進行定量分析具有很大的挑戰(zhàn)性。

光譜儀所采集的拉曼光譜包含熒光背景、檢測器噪聲、激光器功率波動等干擾信息，這些干擾信息不能完全依賴設(shè)備的改進而消除，因此在利用光譜數(shù)據(jù)進行定性定量分析之前，還要完成有效的預(yù)處理過程。針對于SERS光譜的預(yù)處理，包括平滑去噪和基線校正。

新聞來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)