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

實驗內(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，也能在半空中進行三維操作，而體積高達500微升的較大液滴則可以被捕獲并進行平面內(nèi)操作。實驗結(jié)果證實，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：實驗裝置圖

圖2：高通量表面增強拉曼散射實驗

實驗過程：

我們使用配備手動xyz載物臺的定制平臺進行所有液滴操作實驗，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載物臺的頂部，使我們能夠手動調(diào)整超聲換能器和超疏水表面之間的距離，以產(chǎn)生駐波，以實現(xiàn)可靠的液滴操作。圖2展示了高通量表面增強拉曼散射實驗的流程，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動操縱下，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，將第一個液滴移開，然后使用聲波鑷子將第二個液滴操縱到所需的檢測點，從而能夠分析不同的液滴。

實驗結(jié)果：

圖3：超疏水紙上的多個液滴的處理

圖4：分別含有10μM和1mM羅丹明6G（R6G）的兩個液滴的拉曼信號

圖3展示了超疏水紙上的多個液滴的處理，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液滴的圖案。（B）由六個綠色液滴環(huán)繞的紅色液滴的選擇性運輸。（C）用超聲合并兩個液滴可增強混合。（D）多個液滴的連續(xù)運輸和合并。（E）使用CAT將三個液滴與醋、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）的兩個液滴的拉曼信號。第二個液滴的濃度為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寬帶放大器指標參數(shù)

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審核編輯 黃宇