银纳米粒子将拉曼光谱学推向了新的高度

时间：2022-01-16 18:25:23 来源：

使用装饰有银纳米颗粒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。

随着医学和药理学研究纳米过程，鉴定和表征不同分子变得越来越重要。拉曼光谱法是一种利用激光的散射来鉴定分子的技术，由于信号产量低，其检测稀释样品中分子的能力有限。

印度海得拉巴大学的一组研究人员通过在纳米线上排列纳米颗粒以增强拉曼光谱，改善了低浓度水平下的分子检测。表面增强拉曼光谱（SERS）使用电磁场来改善拉曼散射并提高标准染料（例如R6G）的灵敏度十亿倍以上。

该团队利用并增强了结构的3D形状，以不同密度的银纳米粒子装饰了垂直排列的硅纳米线。他们的结果发表在AIP Publishing的《应用物理杂志》上，表明他们的设备能够将胞嘧啶蛋白和高氯酸铵的拉曼信号增强100,000倍。

该论文的作者之一索玛·维努古帕尔·饶（Soma Venugopal Rao）表示：“令人高兴的是，我们可以使用简单的化学方法来提高这些纳米线的密度。”“如果您具有大密度的纳米线，则可以将更多的银纳米颗粒放入基板中，并可以提高基板的灵敏度。”

将必要的纳米结构应用于SERS装置仍然是该领域的挑战。用硅纳米线在三维中构建这些结构，因其更大的表面积和卓越的性能而备受关注，但是硅纳米线的生产成本仍然很高。

取而代之的是，该团队找到了一种更便宜的制造硅纳米线的方法，并使用了一种称为化学蚀刻的技术来制造各种纳米线。他们用密度可变且受控的银纳米粒子“修饰”了这些导线，从而增加了纳米线的表面积。

该论文的另一位作者Nageswara Rao说：“优化这些垂直对齐的结构从一开始就花费了很多时间。”“我们增加了表面积，为此，我们需要更改长宽比。”

在优化其系统以纳摩尔水平检测罗丹明染料后，该团队开发了这些新的底物，使拉曼灵敏度提高了10,000至100,000。底物分别检测到浓度为50和10微摩尔的胞嘧啶（一种在DNA中发现的核苷酸）和高氯酸铵（一种有可能检测爆炸物的分子）的浓度。

Nageswara Rao说，该结果使研究小组有理由相信，很快就可以检测到浓度为纳摩尔或什至皮摩尔浓度的化合物。该团队的工作为未来的研究开辟了一些途径，从试验不同的纳米颗粒（例如金），提高纳米线的清晰度或在多种类型的分子中测试这些设备开始。

出版物：V. S. Vendamani等人，“用于基于表面增强拉曼光谱的分子检测的三维杂化硅纳米结构”，《应用物理学报》 123，014301（2018）； doi：10.1063 / 1.5000994

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