Team afslører carbon nanorørsjungler for bedre at opdage molekyler

(Phys.org) —Forskere fra Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) og det schweiziske føderale institut for teknologi (ETH) i Zürich har udviklet en ny metode til brug af nanorør til at detektere molekyler ved ekstremt lave koncentrationer, der muliggør sporing af biologiske trusler, sprængstof og stoffer.

Det fælles forskerhold, ledet af LLNL -ingeniør Tiziana Bond og ETH -forsker Hyung Gyu Park, bruger spaghetti-lignende, guld-hafnium-belagt carbon nanorør (CNT) for at forstærke detekteringskapaciteterne i overfladeforbedret Raman-spektroskopi (SERS).

SERS er en overfladefølsom teknik, der forbedrer den uelastiske spredning af fotoner af molekyler, der er adsorberet på ru metaloverflader eller af nanostrukturer.

Bond og hendes samarbejdspartnere bruger metalbelagte nanorør samlet som en jungle baldakin for at forstærke signalerne fra både hændelsen og Raman spredt lys med spændende lokale elektronplasmoner.

Deres virkelige gennembrud, imidlertid, opdager brugen af ​​en mellemliggende dielektrisk belægning (hafnium) til at blokere quenching af de frie elektroner i metallet af CNT'erne, tillader nanorørene at fungere uhæmmet.

Ved at bevare elektronerne og forstærke lyset ved hjælp af nanorørjungler, teamet er i stand til betydeligt at øge SERS 'detektionsfølsomhed i CNT'ers strukturer.

Hafnium -belægningen muliggør samling af guld -nanorør, der skaber en tyk baldakin fuld af følsomme pletter til påvisning. Nanorørene gør det muligt for indesluttende lys at blive fanget og fokuseret på de mange kontaktpunkter og sprækker, lader det Raman-spredte lys passere igennem. Dette gør det muligt for bærbare Raman -enheder tilfældigt at opdage og identificere specifikke luftbårne stoffer.

"Dette er en meget vigtig opdagelse i vores bestræbelser på at forbedre brugen af ​​SERS -enheder, "Bond sagde." Vi opnåede denne værdifulde viden gennem tværfaglig grundforskning og nærmer os problemet med et rationelt design. "

Bond og Park håber, at deres konstruerede materiale i sidste ende vil blive brugt i bærbare enheder til at foretage analyse på stedet af kemiske urenheder, såsom miljøforurenende stoffer eller farmaceutiske rester i vand. Andre anvendelser omfatter overvågning af fysiologiske niveauer i realtid for den biomedicinske industri i realtid og hurtig screening af lægemidler og toksiner til lovhåndhævelse.

"Vi er i gang med at indgive patent på vores nye opdagelse, "Sagde Bond.