Et meget følsomt SERS-substrat til gassensing

Sporgassensing er afgørende for overvågning af miljøforurening og detektering af flygtige organiske forbindelser frigivet fra den menneskelige krop. Som et kraftfuldt analytisk værktøj til at identificere spormolekyler muliggør overfladeforstærket Raman-spektroskopi (SERS) bemærkelsesværdig forstærkning af normale Raman-signaler ved at bruge overfladeplasmonresonanseffekten og ladningsoverførselseffekten med fremragende følsomhed, ikke-invasiv detektionsevne og unik fingeraftrykseffekt, og det har været meget brugt inden for analyse, især til gassensing.

Prof. Zhang Zhiqiang og Dr. Sun Jiaojiao fra Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har for nylig udviklet et meget følsomt tredimensionelt (3D)-rosetlignende SERS-substrat (BigAuNP/Au) /ZnO/P).

SERS-substratet blev fremstillet ved en kombination af fordelene ved 3D-morfologien af ​​ZnO nanorod-arrays på en fleksibel porøs poly (vinylidenfluorid) (PVDF) membran og in situ kemisk vækst af Au nanopartikelfrø på de Au filmcoatede ZnO nanorods , som producerede en 3D-rosettelignende BigAuNP/Au/ZnO/P-heterostruktur med rigelige SERS-aktive hotspots, der signifikant forbedrede lokaliseret overfladeplasmonresonanseffekt og ladningsoverførselseffekt af Raman-forstærkning.

Brug p -mercaptobenzoesyre (p -MBA) som probemolekyler med en koncentration ned til 10 ^-13 M, SERS-substratet præsenterede en forbedringsfaktor så høj som 2,27 × 10 ⁷ med fremragende ensartethed og reproducerbarhed.

Endnu vigtigere er det, at de porøse strukturer af PVDF-membranen kan lette interaktionen af ​​"hot spots" med analytter og assistere den selektive påvisning af et gasformigt mål i en kompleks miljøtilstand.

Forskerne valgte putrescine og cadaverine for at verificere anvendeligheden af ​​det 3D fleksible SERS-substrat i gassensing. Brug p -MBA molekylært monolag som sansegrænsefladen, gasformig putrescin og cadaverin blev selektivt fanget ved amidreaktion ved lav koncentration (putrescin:1,26 × 10 ^-9 M; kadaverin:2,5 × 10 ^-9 M), var detektionsgrænsen to til tre størrelsesordener lavere end den tidligere rapporterede, hvilket indikerer den gode gasfølende ydeevne af dette SERS-substrat.

Ved at bruge sin fleksibilitet, porøsitet og fremragende SERS-ydeevne kan dette fleksible 3D-substrat integreres med mikrofluidiske enheder og bærbare Raman-spektrometre for at konstruere et SERS-detektionssystem på stedet.

Et sådant system forventes at muliggøre effektiv indfangning og berigelse af bakterier, vira og forurenende stoffer i aerosoler til anvendelser, herunder bestemmelse af fødevarekvalitet, miljøovervågning og sygdomsdiagnose.

Relevante resultater er blevet offentliggjort i Analytical Chemistry , med titlen "Ultrasensitiv SERS-analyse af flydende og gasformig putrescine og cadaverine af et 3D-rosetlignende nanostruktur-dekoreret fleksibelt porøst substrat." + Udforsk yderligere

Atomolær sensing:Fremstilling af overfladeforstærket Raman-spredningssubstrat