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相關研究成果發表在Chinese Optics Letters 2015年第10期上(ZX Yan et al., Silver Hierarchical Structures Grown on Microstructured Silicon in Chip for Microfluidic Integrated Catalyst and SERS Detector)。

微流控芯片是把生物和化學分析所涉及到的反應、篩選、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊郵票大小的芯片上的微系統，被Nature雜誌稱為世紀技術。目前微流控芯片的應用已覆蓋分析化學、醫學、藥學、生物學、環境分析、化工、材料科學等領域。在微流控芯片內實現催化反應存在著催化劑在芯片中的位置難固定、催化劑與反應物接觸面積小及催化反應效率低等問題，從而限制微流控芯片的研究。因此，如何在非平面的微流控溝道內部集成多功能單元來提高催化反應的效率是亟需解決的一個問題。

中國和日本的一個聯合研究小組利用飛秒激光直寫技術，在矽基“Y”型通道內部加工出週期性尖峰微結構(這種微結構矽表面被稱為黑矽)。該黑矽表面在經過氫氟酸氫化處理後，可實現銀納米粒子在尖峰微結構表面的原位化學生長，進而利用銀-黑矽(Ag-BS)複合結構的大比表面積及粗糙度，提高了對硝基苯酚還原成對氨基苯酚催化反應的效率及反應活性。同時Ag-BS複合結構有助於表面等離子共振基元的形成，可用作表面增強拉曼散射(SERS)檢測。利用SERS檢測技術實現了對催化反應狀態的原位監測。以羅丹明6G分子作為探針材料，證實了該襯底的檢測濃度極限為10-8 mol/L。

在矽基“Y”型通道內製備的銀-黑矽(Ag-BS)微納複合結構器件，實現了微流控芯片內的催化反應和SERS探測功能。

這是在國際上首次報導利用化學合成辦法製備Ag-BS複合結構。該Ag-BS微納結構複合器件在高度集成的化學合成、分析、生物傳感及診斷等領域具有廣闊的應用前景。

作為研究成員之一，吉林大學趙紀紅博士認為，採用在微流控芯片通道內部構築Ag-BS微納複合結構的設計思路非常新穎，它為微流控芯片走向實際應用提供了強有力的技術支持。

後續工作將嘗試多種金屬-黑矽微納複合結構的製備，如Au-BS, Pt-BS, Pd-BS等微納複合結構器件;比較分析不同金屬-黑矽微納複合結構對催化反應效率的影響，並通過SERS原位監測催化反應的進程;最終在微流控芯片內實現更加高效的催化反應及SERS檢測功能。