Использование серебряных наночастиц для усиления спектроскопии комбинационного рассеяния

Фото: schlyx / shutterstock

Рамановская спектроскопия, метод, который использует рассеянный лазерный свет для идентификации молекул, приобретает все большую важность для идентификации и характеристики образцов в молекулярном масштабе. Однако метод имеет ограниченную способность идентифицировать молекулы в разбавленных образцах из-за низкого выхода сигнала.

Для решения этой проблемы команда ученых из Университета Хайдарабада в Индии расширила молекулярное обнаружение рамановской спектроскопии при низких концентрациях за счет организации наночастиц серебра на нанопроводах в конкретных устройствах. Развитие, описанное в новом исследовании, опубликованном Journal of Applied Physics является большим шагом вперед для поверхностно-расширенной спектроскопии комбинационного рассеяния (SERS), которая использует электромагнитные поля для усиления комбинационного рассеяния и реагирования в обычных красителях более чем в один миллиард раз.

В новом исследовании команда назначила вертикально расположенные кремниевые нанопроволоки с различной плотностью наночастиц серебра, используя и усиливая форму структуры. Делая это, команда смогла усилить сигналы комбинационного рассеяния для белка цитозина и перхлората аммония в 100 000 раз.

«Красота заключается в том, что мы можем улучшить плотность этих нанопроволок, используя простую химию», – сказал в пресс-релизе автор исследования Сома Венугопал Рао, профессор Хайдерабада. «Если у вас большая плотность нанопроволок, вы можете наносить больше наночастиц серебра на подложку и увеличить чувствительность субстрата».

Прошлые усилия применили наноструктуры к устройствам SERS с ограниченным успехом. Трехмерные структуры, изготовленные из кремниевых нанопроволок, привлекли внимание к их исключительной производительности, но кремниевые нанопроволки стоят дорого.

В новом исследовании команда была способна найти более дешевый подход к производству кремниевых нанопроволок. Они использовали процесс, известный как химическое травление для создания широкого спектра нанопроволок, а затем украшали провода серебряными наночастицами, которые имели переменную и контролируемую плотность, что увеличивало площадь поверхности нанопроволок.

«Оптимизация этих вертикально выстроенных структур заняла много времени в начале», – сказал соавтор Nageswara Rao, который является доктором философии в области физики конденсированных сред в Хайдарабаде. «Мы увеличили площадь поверхности, и для этого нам нужно было изменить соотношение сторон».

После уточнения своей системы до такой степени, что она могла распознать краситель в наномолярном масштабе, эти новые субстраты, созданные командой, способствовали повышению чувствительности комбинационного рассеяния в 10 000 до 100 000. Подложки обнаружили концентрации цитозина, нуклеотида, расположенного в ДНК, и перхлората аммония, молекулы, которые потенциально могут быть использованы для обнаружения взрывчатых веществ, в виде разбавленных количеств как 50, так и 10 мкмоль соответственно.

Результаты, полученные в результате исследования, дали команде основания подозревать, что идентифицирование соединений в концентрациях на наномолярном или пикомолярном масштабе может быть в скором времени возможно, согласно Наджвара Рао. Работа также открыла ряд возможностей для будущего исследования: от попыток различных наночастиц, таких как золото, к тому, чтобы нанопроволки стали более четкими для оценки этих устройств во многих молекулах.

Рамановская спектроскопия – это только последняя научная область, где наночастица привела к захватывающему открытию. Новое исследование проводится менее чем через месяц после того, как исследователи из Университета Фридриха Шиллера в Германии объявили, что использовали наночастицы для разработки способа доставки антибиотиков более эффективно, чем обычные средства.

В частности, немецкая команда заявила, что их система на основе наночастиц может использоваться для лучшего лечения инфекций дыхательных путей. В настоящее время средство лечения включает ингаляцию антибиотиков. Препараты должны проходить через обходной путь в легких до достижения намеченной цели. Исследователи обнаружили, что наночастицы могут более эффективно транспортировать антибиотики через узкие проходы легких, увеличивая вероятность успешного лечения.

Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, принадлежат авторам, выраженным в их личном качестве, и не обязательно представляют мнение AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, владельца и оператора этого сайта. Это отказ от ответственности является частью Условий использования этого веб-сайта.

Source link