NECTEC SERS Chips ชิปขยายสัญญาณรามาน เพิ่มประสิทธิภาพการตรวจวัดเอกลักษณ์ของสารเคมีด้วยเทคนิค Raman Spectroscopy ให้สามารถวัดสัญญาณของสารชีวโมเลกุลในปริมาณน้อยระดับ trace concentration เป็นผลงานวิจัยพัฒนาโดยห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีฟิล์มบางเชิงแสง (Optical Thin-Film Technology Laboratory: OTL) ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ( สวทช.) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี สอดคล้องกับนโยบายของรัฐบาล ที่ส่งเสริมให้นำเทคโนโลยีในประเทศมาใช้ในการพัฒนาประเทศ
เทคนิคการวิเคราะห์สัญญาณรามาน
เทคนิคการวิเคราะห์สัญญาณรามานเป็นเทคนิคที่สามารถบอกลักษณะเฉพาะของสารชีวเคมีหรือสารชีวโมเลกุลที่เกิดจากการกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นของโฟตอนที่มากระตุ้น โดยทำการวิเคราะห์สารชีวโมเลกุลและชีวเคมีที่มาดูดซับในบริเวณพื้นผิว แต่เนื่องจากสารเคมีโมเลกุลและชีวโมเลกุลส่วนมากมีสัญญาณการกระเจิงของรามานต่ำ จึงได้มีการศึกษาและพัฒนาการขยายสัญญาณรามานขึ้นมา โดยในปี ค.ศ. 1974 Fleischmann, et al. สามารถขยายสัญญาณรามานของสสารที่สนใจได้มากถึง 6 เท่า
ผลของการขยายสัญญาณการกระเจิงรามาน ประกอบด้วย 2 กลไกได้แก่
- ขยายสัญญาณสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเฉพาะซึ่งเป็นผลจากกระตุ้นของเซอร์เฟสพลาสมอน
- การดูดซับทางเคมีของโมเลกุลที่ทำการวิเคราะห์บนพื้นผิวของแผ่นรองรับ โดยขึ้นกับความยาวคลื่นที่ใช้ในการกระตุ้น สมบัติทางแสงของวัสดุโลหะและลักษณะพื้นผิวของแผ่นรองรับ
ปัจจุบันมีกระบวนการต่างๆ ในการประดิษฐ์คิดค้นแผ่นรองรับการขยายสัญญาณรามานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการขยายสัญญาณ โดยทั่วไปการขยายสัญญาณการกระเจิงรามานสามารถเกิดได้กับพื้นผิวโลหะเช่นทอง เงิน ทองแดง
NECTEC SERS Chips และเครื่องวัดสัญญาณรามาน
NECTEC SERS Chips
ชิปขยายสัญญาณรามาน NECTEC SERS Chips ดำเนินการวิจัยและพัฒนาขึ้นด้วยเทคนิคการเคลือบฟิล์มขั้นสูง โดยพัฒนาฟิล์มบางโครงสร้างนาโนของโลหะเงินที่มีคุณลักษณะเฉพาะตัวสามารถขยายสัญญาณรามานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยมีค่าอัตราการขยายสัญญาณสูงกว่าผลิตภัณฑ์ประเภทเดียวกันที่มีขายในท้องตลาดกว่า 100 เท่า ในขณะที่มีต้นทุนในการผลิตที่ต่ำกว่า พื้นผิวขยายสัญญาณประกอบด้วยชิปในบรรจุภัณฑ์พร้อมใช้งาน สามารถประยุกต์ใช้ได้กับการตรวจวัดสารตัวอย่างที่มีความเจือจางมากในระดับ trace concentration ซึ่งไม่สามารถตรวจวัดได้ด้วยเทคนิคการตรวจวัดสัญญาณรามานแบบปกติ
ภาพตัดขวางฟิล์มบางโครงสร้างนาโนสำหรับพัฒนาชิปขยายสัญญาณรามาน
คุณสมบัติทางเทคนิค
- ประกอบด้วยชิปคู่ที่มีขนาดพื้นผิว active area 4.5 mm×4.5 mm
- ใช้งานได้กับเครื่องวัดสัญญาณรามานทั่วไปที่มีเลเซอร์กระตุ้นในย่าน 633 nm และ 785 nm
ภาพตัดขวางฟิล์มบางโครงสร้างนาโนสำหรับพัฒนาชิปขยายสัญญาณรามาน
การใช้งาน NECTEC SERS Chips
ในการใช้งาน NECTEC SERS Chips จะต้องเช็ดหรือซับ (Swab) บริเวณผิวสัมผัสในบริเวณที่มีสารต้องสงสัยที่ต้องการตรวจวัดแม้จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า นำมาละลายในตัวทำละลายก่อนหยดลงบนชิปในปริมาณเล็กน้อย แม้ปริมาณ 2-3 ไมโครลิตรก็เพียงพอสำหรับการตรวจพิสูจน์ จากนั้นสามารถนำมาใช้วิเคราะห์สารต้องสงสัยร่วมกับเครื่องวัดสัญญาณรามานทั่วไป ทั้งเครื่องมือในระดับห้องปฏิบัติการ หรือเครื่องมือชนิดพกพา (portable / handheld)
ขั้นตอนการใช้งาน NECTEC SERS Chips
ปัจจุบัน NECTEC SERS Chips สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย เช่น การตรวจพิสูจน์สารตกค้างทางการเกษตร เช่น ยาฆ่าแมลง การตรวจพิสูจน์เชิงนิติวิทยาศาสตร์ เช่น สารเสพติด สารระเบิด สารหมึกปากกา และการตรวจพิสูจน์ทางการแพทย์ เช่น สารชีวโมเลกุล เป็นต้น โดยทางห้องปฏิบัติการวิจัยฯ มีผลงานตีพิมพ์ทางวิชาการและคำขอยื่นจดสิทธิบัตรรองรับโดยสมบูรณ์
ทีมวิจัยและพัฒนา
หน่วยวิจัยอุปกรณ์และระบบอัจฉริยะ
ห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีฟิล์มบางเชิงแสง (OTL)
อีเมล otl@nectec.or.th
สนใจผลิตภัณฑ์/ผลงาน
ฝ่ายพัฒนาธุรกิจและถ่ายทอดเทคโนโลยี (BTT)
อีเมล business@nectec.or.th
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (NECTEC)
112 ถนนพหลโยธิน ตำบลคลองหนึ่ง
อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี 12120
โทรศัพท์ 0 2564 6900 ต่อ 2356
