實驗名稱：功率放大器在超疏水表面(mian)非(fei)接觸式操控液滴及表面(mian)增強拉曼散射高通(tong)量測量中的(de)應用

　　實驗內容：在(zai)本研究中，我們(men)介紹了(le)一種(zhong)創(chuang)新的非接(jie)觸(chu)式聲學鑷(nie)子（CAT），用于在(zai)超疏(shu)水表(biao)面操(cao)控(kong)液(ye)滴(di)。該(gai)技術通(tong)過在(zai)超聲換能器與超疏(shu)水基材之間形成(cheng)超聲駐波，實現了(le)無需(xu)物(wu)理接(jie)觸(chu)即(ji)(ji)可操(cao)控(kong)液(ye)滴(di)。我們(men)展示了(le)即(ji)(ji)使是體(ti)積小于20微升的微小液(ye)滴(di)，也能在(zai)半(ban)空中進(jin)行三維操(cao)作(zuo)(zuo)，而體(ti)積高達500微升的較大(da)液(ye)滴(di)則可以被(bei)捕獲并進(jin)行平面內操(cao)作(zuo)(zuo)。實驗結果證(zheng)實，CAT能夠(gou)有效地在(zai)多(duo)種(zhong)超疏(shu)水襯底(di)上(shang)操(cao)控(kong)不同成(cheng)分(fen)和體(ti)積的液(ye)滴(di)，為高通(tong)量表(biao)面增強拉曼散射等應用提(ti)供了(le)一種(zhong)高效、通(tong)用且(qie)避免交(jiao)叉污染的液(ye)體(ti)處理解決方案。

　　研究方向：超聲懸浮

　　測試設備：ATA-1220D功率放大(da)器、信(xin)號發生器、超聲換能器等。

　　圖1：實(shi)驗(yan)裝置圖

圖2：高(gao)通量表面增強拉曼散射(she)實驗

　　實驗過程：

　　我(wo)們(men)(men)使用(yong)(yong)配備手動xyz載物(wu)臺(tai)的定制平(ping)臺(tai)進行(xing)所(suo)有液(ye)滴(di)(di)操(cao)作(zuo)實驗(yan)，如圖1所(suo)示(shi)。使用(yong)(yong)一組3D打印模具(ju)將(jiang)直徑為10mm、諧振頻率為38kHz的超(chao)(chao)聲(sheng)換能(neng)(neng)器固定在載物(wu)臺(tai)的z軸(zhou)上(shang)。為了為超(chao)(chao)聲(sheng)換能(neng)(neng)器供電，我(wo)們(men)(men)使用(yong)(yong)由函(han)數發(fa)生器產生并由功率放(fang)大器放(fang)大的38kHz正弦信號。超(chao)(chao)疏水表面放(fang)置在xy載物(wu)臺(tai)的頂部，使我(wo)們(men)(men)能(neng)(neng)夠手動調整超(chao)(chao)聲(sheng)換能(neng)(neng)器和超(chao)(chao)疏水表面之(zhi)間的距離(li)，以產生駐波(bo)，以實現可靠的液(ye)滴(di)(di)操(cao)作(zuo)。圖2展(zhan)示(shi)了高通量表面增強拉(la)曼散射實驗(yan)的流程，攜帶高度稀(xi)釋的水性(xing)分析(xi)物(wu)的液(ye)滴(di)(di)與碳和銀納米顆粒相互作(zuo)用(yong)(yong)，在聲(sheng)波(bo)鑷子的受控運動操(cao)縱(zong)下，顆粒從襯底(di)上(shang)分離(li)，由于銀納米顆粒的等離(li)子體特性(xing)，拉(la)曼測量的靈敏度更高。測量后，將(jiang)第(di)(di)一個液(ye)滴(di)(di)移(yi)開，然后使用(yong)(yong)聲(sheng)波(bo)鑷子將(jiang)第(di)(di)二個液(ye)滴(di)(di)操(cao)縱(zong)到所(suo)需的檢測點，從而(er)能(neng)(neng)夠分析(xi)不同的液(ye)滴(di)(di)。

　　實驗結果：

　　圖3：超疏水紙上的多個液滴的處(chu)理

圖4：分別含有(you)10μM和1mM羅丹明6G（R6G）的兩(liang)個液滴的拉(la)曼信號

　　圖(tu)(tu)(tu)(tu)3展(zhan)示(shi)了超(chao)(chao)(chao)疏水紙(zhi)上的(de)(de)(de)多個(ge)(ge)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)處理(li)，體現(xian)(xian)了CAT精(jing)確和(he)選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)操縱的(de)(de)(de)能力。（A）使用非接觸式超(chao)(chao)(chao)聲在(zai)(zai)超(chao)(chao)(chao)疏水表(biao)面上形成(cheng)三(san)個(ge)(ge)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)圖(tu)(tu)(tu)(tu)案。（B）由六個(ge)(ge)綠色液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)環繞(rao)的(de)(de)(de)紅色液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)運(yun)輸(shu)。（C）用超(chao)(chao)(chao)聲合(he)并(bing)兩(liang)個(ge)(ge)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)可增強混(hun)合(he)。（D）多個(ge)(ge)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)連續運(yun)輸(shu)和(he)合(he)并(bing)。（E）使用CAT將三(san)個(ge)(ge)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)與(yu)醋、石蕊和(he)碳酸(suan)鈉連續聚結。圖(tu)(tu)(tu)(tu)4顯(xian)(xian)示(shi)了分別含有(you)10μM和(he)1mM羅丹(dan)明(ming)6G（R6G）的(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)(ge)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)拉曼信號(hao)。第(di)二個(ge)(ge)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)濃度為1mMR6G，在(zai)(zai)SERS譜圖(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)表(biao)現(xian)(xian)出明(ming)顯(xian)(xian)的(de)(de)(de)R6G峰。然而，第(di)一個(ge)(ge)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)濃度為10μMR6G，產生(sheng)的(de)(de)(de)光(guang)譜噪聲相對較小，因此難(nan)以(yi)檢(jian)測(ce)典(dian)型的(de)(de)(de)R6G峰。此外，去除(chu)這兩(liang)個(ge)(ge)液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)后獲(huo)得的(de)(de)(de)空白襯底信號(hao)（如圖(tu)(tu)(tu)(tu)4B中(zhong)的(de)(de)(de)黑線(xian)所示(shi)）表(biao)明(ming)，一旦液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)被聲鑷子處理(li)掉，超(chao)(chao)(chao)疏水表(biao)面上就沒有(you)殘留(liu)材料。整(zheng)個(ge)(ge)檢(jian)測(ce)過(guo)程(cheng)在(zai)(zai)1分鐘內完成(cheng)。這一結果證(zheng)明(ming)了聲鑷在(zai)(zai)超(chao)(chao)(chao)疏水襯底上成(cheng)功(gong)應用于基于液(ye)(ye)(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)SERSs，從而實(shi)現(xian)(xian)了高通量測(ce)量。

　　功率放大(da)(da)器推(tui)薦：ATA-1220E寬(kuan)帶放大(da)(da)器

　　圖：ATA-1220E寬帶放大器指標參數

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