Ekstremt følsomme nanosensorer kan registrere spormængder af molekyler

Utrecht-forskere har udviklet en ny type sensor, omkring 500 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår, med en hidtil uset evne til at detektere ekstremt små mængder molekyler. Disse sensorer kan bruges til at detektere og identificere spormængder af stoffer, såsom kemiske forurenende stoffer eller molekyler, der er vigtige i medicin. Sensorerne gør brug af Raman-spredning, et fænomen, der giver så unikke signaler til forskellige molekyler, at det ofte omtales som "molekylær fingeraftryk". I deres udgivelse i Advanced Functional Materials , præsenterer forskerne forberedelsen og brugen af ​​disse bittesmå sensorer.

Ledende forsker Prof. Alfons van Blaaderen forklarer, at deres "design er afhængig af samlingen af ​​guld nanorods, som forbedrer Raman-spredningen af ​​molekyler, der er placeret tæt på deres spidser titusind gange, til en større sfærisk klynge, hvor Raman-signalerne er endnu længere forbedret. Et afgørende trin i forberedelsen var først at pakke hver guld nanorod i sin egen beskyttende porøse belægning. Ved at kontrollere tykkelsen og porøsiteten af ​​denne belægning var vi i stand til at kontrollere, hvor tæt nanoroderne kunne pakkes sammen, og hvor let eller det er svært for molekyler at trænge ind i sensoren."

Små vanddråber

At bringe de belagte stænger sammen i en nanosensor var et nøglemål for hovedforfatterne Jessi van der Hoeven og Harith Gurunarayanan. Van der Hoeven forklarer, at de "kontrollerbart ønskede at danne en sfærisk klynge ud af disse stænger, hvor såkaldte "hot spots" for Raman-spredningen ville overlappe og forstærke Raman-signalerne endnu mere. For at gøre det satte vi stængerne i små vanddråber. Ved langsomt at fordampe vandet blev nanoroderne tvunget til at pakkes sammen til en kugleformet samling."

Ved hjælp af denne tilgang var forskerne i stand til at forberede en lang række forskelligt strukturerede nanosensorer. Gurunarayanan tilføjer, at de "var spændte på at se, at disse nanorod-samlinger ikke kun var smukke strukturer, men også meget gode til at detektere meget små mængder molekyler, bedre end tidligere samlinger af guld-nanorod."

På grund af fingeraftryksegenskaberne i Raman-spredningsanalysen er disse suprapartikler - partikler bygget op af nanopartikler - velegnede til mange anvendelser, lige fra undersøgelse af kemiske mekanismer i katalyse til spormængder af kemiske forurenende stoffer og molekyler, der er vigtige i biologi eller medicin. Det er vigtigt at nævne, at bærbart Raman-spredningsudstyr, som er relativt dyrt, allerede er tilgængeligt.

Selvom de realiserede sansende suprapartikler klarede sig bedre end tidligere rapporterede Raman-sansningsstrukturer af guld nanorods, er det også spændende, at der stadig er masser af plads til vigtige forbedringer af dette oprindelige design. Mange ideer er allerede ved at blive udforsket for yderligere at optimere følsomheden og funktionaliteten af ​​disse samlinger. Disse Raman supraparticle sensorer har bogstaveligt talt og billedligt talt en lys fremtid forude. + Udforsk yderligere

Forskere kombinerer discipliner for at udpege små strukturer i umærkede molekyler