Atomolær sensing:Fremstilling af overfladeforstærket Raman-spredningssubstrat

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) tillader multidisciplinære sporanalyser og den potentielle påvisning af enkelte molekyler. Shi Bai og Koji Sugioka fra RIKEN rapporterer en omfattende gennemgang af de seneste fremskridt i strategier til fremstilling af meget følsomme SERS-substrater. Femtosekund laserbaserede teknikker diskuteres som et alsidigt værktøj til fremstilling af SERS-substrater. Flere tilgange fremhæves til at forbedre ydeevnen af ​​SERS-sensorenheder, og real-time sensing og biologiske applikationer gennemgås.

I 1970'erne, Fleischmann opdagede, at på ædel metallisk nanostruktur, Raman-spredningen af ​​pyridin blev forstærket hundrede gange. Forskere tilskrev forbedringen til det lokaliserede elektriske felt stærkt forstærket nær overfladen af ​​specifikke ædle metalliske nanostrukturer. Dermed, dette fænomen blev kaldt overfladeforstærket Raman-spredning (SERS). I øjeblikket, selvom forbedringsmekanismen for SERS stadig er i debat, SERS udviser uforlignelige evner til overvågning og sansning med høj følsomhed på forskellige områder, herunder miljø, biomedicin, mad sikkerhed, arkæologi, og jordkomponenter. Femtosekund laserbehandling tiltrækker i stigende grad opmærksomhed til brug ved fremstilling af SERS-substrater på grund af dens alsidighed, fleksibilitet og høj opløsning.

I et nyt blad udgivet i Let avanceret fremstilling , et hold af videnskabsmænd, ledet af Prof. Koji Sugioka og Dr. Shi Bai fra Advanced Laser Processing Research Team, RIKEN Center for Avanceret Fotonik, RIKEN, Japan gennemgik fremstillingsmetoderne for meget følsomme SERS-substrater ved femtosekund laserbehandling og deres anvendelser. Papiret gav først de almindeligt anvendte kriterier for evaluering af SERS-substrater og opsummerede de beregningsmetoder, der blev brugt til at finde forbedringsfaktor. De typiske teknologier for femtosekund laserbehandling til fremstilling af SERS-substrater blev derefter introduceret. For at realisere den atomolære sensing med SERS-substraterne, forfatterne fremhævede flere strategier, der anvender synergistiske forbedringseffekter. Derudover de seneste anvendelser af SERS til realtidsregistrering baseret på mikrofluidchips og biomedicin, herunder cellegenkendelse, deoxyribonukleinsyre og proteinidentifikation blev introduceret. Forfatterne har konkluderet, at yderligere bestræbelser på ikke kun at udvikle den næste generation af SERS-substrater med højere forbedring og lavere detektionsgrænser, men også overvinde uløste problemer, såsom en universel metode til beregning af forbedringsfaktoren og stabiliteten og robustheden af ​​SERS-substrater, vil fortsætte.