Команда исследователей из Университета Хайдарабада в Индии улучшила обнаружение молекул при низких уровнях концентрации, разместив наночастицы на нанопроволоках для улучшения спектроскопии комбинационного рассеяния. Рамановская спектроскопия с улучшенной поверхностью (SERS) использует электромагнитные поля для улучшения комбинационного рассеяния и повышения чувствительности стандартных красителей, таких как R6G, более чем в миллиард раз.Команда украсила вертикально выровненные кремниевые нанопровода с различной плотностью наночастиц серебра, используя и улучшая трехмерную форму структуры. Их результаты, опубликованные в Journal of Applied Physics от AIP Publishing, показывают, что их устройство способно усилить комбинационные сигналы для цитозинового белка и перхлората аммония в 100000 раз.
«Прелесть в том, что мы можем улучшить плотность этих нанопроволок с помощью простой химии», — сказал Сома Венугопал Рао, один из авторов статьи. «Если у вас большая плотность нанопроволок, вы можете поместить больше наночастиц серебра в подложку и повысить ее чувствительность».Применение необходимых наноструктур к устройствам SERS остается проблемой для данной области.
Создание этих трехмерных структур из кремниевых нанопроволок привлекло внимание из-за их большей площади поверхности и превосходных характеристик, но кремниевые нанопроволоки по-прежнему дороги в производстве.Вместо этого команда смогла найти более дешевый способ изготовления кремниевых нанопроволок и использовала технику, называемую химическим травлением, для изготовления широкого спектра нанопроволок.
Они «украсили» эти проволоки наночастицами серебра с переменной и контролируемой плотностью, что увеличило площадь поверхности нанопроволок.«Оптимизация этих вертикально выровненных структур вначале занимала много времени», — сказал Нагешвара Рао, другой автор статьи. «Мы увеличили площадь поверхности, и для этого нам нужно было изменить соотношение сторон».После оптимизации своей системы для обнаружения красителя родамина на наномолярном уровне, эти новые субстраты команда создала повышенную чувствительность комбинационного рассеяния в 10 000–100 000 раз.
Субстраты определяли концентрации цитозина, нуклеотида, обнаруженного в ДНК, и перхлората аммония, молекулы, способной обнаруживать взрывчатые вещества, в таких разбавленных концентрациях, как 50 и 10 мкмоль соответственно.По словам Нагесвары Рао, результаты дали команде основания полагать, что вскоре станет возможным обнаруживать соединения в концентрациях в наномолярном или даже пикомолярном масштабе.
Работа команды открыла несколько направлений для будущих исследований, от экспериментов с различными наночастицами, такими как золото, увеличения резкости нанопроволок или тестирования этих устройств на нескольких типах молекул.