實(shí)驗(yàn)名稱：功率放大器在超疏水表面非接觸式操控液滴及表面增強(qiáng)拉曼散射高通量測量中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：在本研究中，我們介紹了一種創(chuàng)新的非接觸式聲學(xué)鑷子（CAT），用于在超疏水表面操控液滴。該技術(shù)通過在超聲換能器與超疏水基材之間形成超聲駐波，實(shí)現(xiàn)了無需物理接觸即可操控液滴。我們展示了即使是體積小于20微升的微小液滴，也能在半空中進(jìn)行三維操作，而體積高達(dá)500微升的較大液滴則可以被捕獲并進(jìn)行平面內(nèi)操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，CAT能夠有效地在多種超疏水襯底上操控不同成分和體積的液滴，為高通量表面增強(qiáng)拉曼散射等應(yīng)用提供了一種高效、通用且避免交叉污染的液體處理解決方案。

研究方向：超聲懸浮

測試設(shè)備：ATA-1220D功率放大器、信號發(fā)生器、超聲換能器等。

圖1：實(shí)驗(yàn)裝置圖

圖2：高通量表面增強(qiáng)拉曼散射實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)過程：

我們使用配備手動(dòng)xyz載物臺(tái)的定制平臺(tái)進(jìn)行所有液滴操作實(shí)驗(yàn)，如圖1所示。使用一組3D打印模具將直徑為10mm、諧振頻率為38kHz的超聲換能器固定在載物臺(tái)的z軸上。為了為超聲換能器供電，我們使用由函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生并由功率放大器放大的38kHz正弦信號。超疏水表面放置在xy載物臺(tái)的頂部，使我們能夠手動(dòng)調(diào)整超聲換能器和超疏水表面之間的距離，以產(chǎn)生駐波，以實(shí)現(xiàn)可靠的液滴操作。圖2展示了高通量表面增強(qiáng)拉曼散射實(shí)驗(yàn)的流程，攜帶高度稀釋的水性分析物的液滴與碳和銀納米顆粒相互作用，在聲波鑷子的受控運(yùn)動(dòng)操縱下，顆粒從襯底上分離，由于銀納米顆粒的等離子體特性，拉曼測量的靈敏度更高。測量后，將第一個(gè)液滴移開，然后使用聲波鑷子將第二個(gè)液滴操縱到所需的檢測點(diǎn)，從而能夠分析不同的液滴。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖3：超疏水紙上的多個(gè)液滴的處理

圖4：分別含有10μM和1mM羅丹明6G（R6G）的兩個(gè)液滴的拉曼信號

圖3展示了超疏水紙上的多個(gè)液滴的處理，體現(xiàn)了CAT精確和選擇性液滴操縱的能力。（A）使用非接觸式超聲在超疏水表面上形成三個(gè)液滴的圖案。（B）由六個(gè)綠色液滴環(huán)繞的紅色液滴的選擇性運(yùn)輸。（C）用超聲合并兩個(gè)液滴可增強(qiáng)混合。（D）多個(gè)液滴的連續(xù)運(yùn)輸和合并。（E）使用CAT將三個(gè)液滴與醋、石蕊和碳酸鈉連續(xù)聚結(jié)。圖4顯示了分別含有10μM和1mM羅丹明6G（R6G）的兩個(gè)液滴的拉曼信號。第二個(gè)液滴的濃度為1mMR6G，在SERS譜圖中表現(xiàn)出明顯的R6G峰。然而，第一個(gè)液滴的濃度為10μMR6G，產(chǎn)生的光譜噪聲相對較小，因此難以檢測典型的R6G峰。此外，去除這兩個(gè)液滴后獲得的空白襯底信號（如圖4B中的黑線所示）表明，一旦液滴被聲鑷子處理掉，超疏水表面上就沒有殘留材料。整個(gè)檢測過程在1分鐘內(nèi)完成。這一結(jié)果證明了聲鑷在超疏水襯底上成功應(yīng)用于基于液滴的SERSs，從而實(shí)現(xiàn)了高通量測量。

功率放大器推薦：ATA-1220E寬帶放大器

圖：ATA-1220E寬帶放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇