Nyt substrat til dyb UV-overfladeforstærket resonans Raman-spredning

Den ekstreme nøjagtighed og hastighed af NBA-trepointeren Stephen Currys langdistanceskud er velkendte for basketballfans over hele verden, men nøjagtighed og hastighed er også et fokus for forskning i biokemiske tests. Dr. Yen Ta-Jen, professor i Institut for Materialevidenskab og Teknik, National Tsing Hua University, Taiwan, har udgivet en artikel om dyb UV overfladeforstærket resonans Raman spredning (DUV-SERRS) i Journal of the American Chemical Society , hvor han reviderer forestillinger om lysdiffraktion, hvilket også skaber en hurtig, nøjagtig spektral applikation. Det gennemgår i øjeblikket kliniske forsøg til brug i hurtig screening for kræft og andre sygdomme og har også potentielle anvendelser inden for områder som genomscreening, biomedicinsk teknik, polymersyntese, retsmedicin, miljø- og fødevaresikkerhed, lægemidler og materialeanalyse.

Dr. Yen forklarer nøgleteknologien til at ændre normal lysdiffraktion ved at henvise til åbning og lukning af et vinduesgardin. Når rullegardinet er lukket, forhindrer det lys i at trænge ind i rummet, hvilket får det til at blive mørkere. Men med det substrat, Dr. Yen har udviklet, hæmmes lyset ikke af sådanne forhindringer, men bliver i stedet lysere. Dr. Yen sagde, at hans gennembrud er resultatet af 18 års systematisk og kontinuerlig forskning. Nanoskala geometriske hulrum lavet på et enkelt krystal aluminiumspladesubstrat får lyset til at opføre sig på en måde, det normalt ikke gør - dette er resonansdiffraktion, som gør det muligt at udvikle detektionsapplikationer, der er enkle, hurtige, gentagelige, etiketfri og ultra-følsomme. Hvad mere er, mens de andre substrater, der er rapporteret i SERRS-papirer, kun har en til fire Raman-toppe, har substratet designet af Dr. Yen syv til ni, hvilket i høj grad forbedrer resultaterne.

Blandt de mange anvendelser af detektorer er forureningsovervågning, fødevaresikkerhed, biomedicin og efterforskning af gerningssteder; blandt de mange detektionsmetoder er infrarød. Raman-spektroskopi er ikke-invasiv og mindre modtagelig end infrarød over for ekstern interferens fra stoffer som vand og kuldioxid, men er ikke så følsom. Derudover er tværsnittet af Raman-spredning lille, så dets spektroskopianalyse kræver et stort antal prøver, hvilket hindrer praktisk anvendelse.

I de senere år har forskere udviklet en teknik kaldet overfladeforstærket Raman-spredning (SERS), som bruger lokaliseret overfladeplasmonresonans til at forbedre detektionsfølsomheden i størrelsesordener gennem samspillet mellem lys og stof. Men til påvisning af enkelte molekyler er SERS-teknologien stadig langt fra tilstrækkelig, hvilket er det, der fik Dr. Yen til at komme med en innovativ løsning, bestående af at øge excitationsfrekvensen af ​​overfladeplasmonresonans for at inducere Raman-resonansspredningseffekten. På denne måde lykkedes det ham at udvikle en overflade-forstærket resonant Raman scattering (SERRS) teknik, der kan nå det dybe ultraviolette bånd (DUV, bølgelængde på 266 nm).

Denne unikke og ultrafølsomme detektionsteknologi er etiketfri og har en stærk lokal elektromagnetisk felt- og ladningsoverførselseffekt, så den kan detektere en ekstrem bred vifte af stoffer, herunder nukleinsyre, proteiner, kemiske stoffer, ultraviolette stråler i det ydre. rummet, og endda det krudt, der blev brugt i den ukrainsk-russiske krig. Selv med monomeren adenin (base A), med en tykkelse på kun 1 nm, kan dens Raman-forstærkningsfaktor være så høj som 10 ⁶ gange i det dybe ultraviolette band og satte ny verdensrekord. Det meget forbedrede SERRS-signal fra 12-mer ss-DNA'et, som først blev foreslået af Dr. Yen, er velegnet til brug med alle typer nukleinsyrebaser såvel som deres sekventielle mutationer; denne målte mutation viser et lineært forhold til mængden af ​​dets base A, som kan bruges som en kvantitativ påvisningsapplikation.

Denne banebrydende teknologi bliver nu grundigt testet i kliniske forsøg. Samtidig er Dr. Yen ved at udvikle en billig version, der kan bruges af forbrugere til at teste produkter for for høje niveauer af resterende landbrugskemikalier. + Udforsk yderligere

Et meget følsomt SERS-substrat til gasregistrering