银纳米粒子将拉曼光谱学推向新的层面

日期:2018-05-14 人气:22

使用用银纳米颗粒修饰的硅纳米线和表面增强拉曼散射测量来检测低浓度分析物分子。信用:V.S. Vendamani

随着医学和药理学研究纳米级过程,识别和表征不同分子变得越来越重要。拉曼光谱技术是一种利用激光散射来识别分子的技术,由于信号产量较低,因此检测稀释样品中的分子的能力有限。

印度海德拉巴大学的一个研究小组通过在纳米线上安排纳米颗粒来提高拉曼光谱,改善了低浓度水平的分子检测。表面增强拉曼光谱(SERS)利用电磁场改善拉曼散射并提高标准染料(如R6G)的灵敏度超过10亿倍。

该团队装饰了不同密度的银纳米颗粒垂直排列的硅纳米线,利用并增强了结构的三维形状。他们的结果发表在应用物理杂志上,来自AIP出版社,显示他们的装置能够将胞嘧啶蛋白和高氯酸铵的拉曼信号提高10万倍。

“美丽的是,我们可以使用简单的化学改善这些纳米线的密度,”该论文的作者之一Soma Venugopal Rao说。 “如果纳米线的密度很大,可以将更多的银纳米粒子放入基底,并可以提高基底的灵敏度。”

将必要的纳米结构应用于SERS器件仍然是该领域面临的挑战。用硅纳米线三维构建这些结构已经引起人们的关注,因为它们具有更高的表面积和优异的性能,但是硅纳米线的生产仍然很昂贵。

相反,该团队能够找到一种更便宜的方法制造硅纳米线,并使用称为化学蚀刻的技术来制造各种纳米线。他们用银纳米颗粒“装饰”了这些电线,其密度可变且受控,从而增加了纳米线的表面积。

另一篇论文的作者Nageswara Rao说:“优化这些垂直对齐的结构一开始花了很多时间。 “我们增加了表面积,为此我们需要改变宽高比。”

在优化系统以在纳摩尔水平上检测罗丹明染料之后,这些新基底团队将增强的拉曼灵敏度提高了10,000至100,000倍。底物检测出胞嘧啶(一种在DNA中发现的核苷酸)和高氯酸铵(一种可能检测爆炸物的分子)的浓度,浓度分别为50和10微摩尔浓度。

Nageswara Rao说,结果使团队有理由相信,可能很快就可以检测出纳摩尔甚至皮摩尔浓度的化合物。该团队的工作为未来的研究打开了几条途径,从试验不同的纳米粒子(如金),增加纳米线的锐度或测试这些设备跨越几种类型的分子。

出版物:V.S.Vendamani等人,“Three-dimensional hybrid silicon nanostructures for surface enhanced Raman spectroscopy based molecular detection,”Journal of Applied Physics 123,014301(2018); DOI:10.1063 / 1.5000994

来源:海得拉巴大学