Il sensore SERS. Credito:SIBET
Il rilevamento dei gas traccia è fondamentale per monitorare l'inquinamento ambientale e rilevare i composti organici volatili rilasciati dal corpo umano. In quanto potente strumento analitico per l'identificazione di molecole in traccia, la spettroscopia Raman con superficie potenziata (SERS) consente una notevole amplificazione dei normali segnali Raman utilizzando l'effetto di risonanza plasmonica di superficie e l'effetto di trasferimento di carica con sensibilità eccellente, capacità di rilevamento non invasivo e effetto dell'impronta digitale unico, ed è stato ampiamente utilizzato nel campo dell'analisi, in particolare per il rilevamento di gas.
Il Prof. Zhang Zhiqiang e il Dr. Sun Jiaojiao del Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) hanno recentemente sviluppato un substrato SERS tridimensionale (3D) a forma di rosetta altamente sensibile (BigAuNP/Au /ZnO/P).
Il substrato SERS è stato realizzato combinando il merito della morfologia 3D degli array di nanorod ZnO su una membrana flessibile di poli (fluoruro di vinilidene) (PVDF) e la crescita chimica in situ di semi di nanoparticelle di Au sui nanorod ZnO rivestiti con film di Au , che ha prodotto un'eterostruttura BigAuNP/Au/ZnO/P simile a una rosetta 3D con abbondanti hotspot SERS-attivi che hanno migliorato significativamente l'effetto di risonanza plasmonica di superficie localizzato e l'effetto di trasferimento di carica del potenziamento Raman.
Usando p -acido mercaptobenzoico (p -MBA) come molecole sonda con una concentrazione fino a 10 -13 M, il substrato SERS presentava un fattore di miglioramento fino a 2,27 × 10 7 con eccellente uniformità e riproducibilità.
Ancora più importante, le strutture porose della membrana PVDF possono facilitare l'interazione dei "punti caldi" con gli analiti e aiutare il rilevamento selettivo di un bersaglio gassoso in una condizione ambientale complessa.
I ricercatori hanno selezionato putrescina e cadaverina per verificare la praticabilità del substrato SERS flessibile 3D nel rilevamento dei gas. Usando p -MBA monostrato molecolare come interfaccia di rilevamento, putrescina gassosa e cadaverina sono stati catturati selettivamente dalla reazione di ammide a bassa concentrazione (putrescina:1,26 × 10 -9 M; cadaverina:2,5 × 10 -9 M), il limite di rilevamento era di due o tre ordini di grandezza inferiore a quello riportato in precedenza, indicando le buone prestazioni di rilevamento del gas di questo substrato SERS.
Grazie alla sua flessibilità, porosità e prestazioni SERS eccellenti, questo substrato flessibile 3D può essere integrato con dispositivi microfluidici e spettrometri Raman portatili per costruire un sistema di rilevamento SERS in loco.
Si prevede che un tale sistema consentirà la cattura e l'arricchimento efficienti di batteri, virus e inquinanti negli aerosol per applicazioni tra cui la determinazione della qualità degli alimenti, il monitoraggio ambientale e la diagnosi delle malattie.
I risultati rilevanti sono stati pubblicati in Chimica analitica , intitolato "Analisi SERS ultrasensibile di putrescina liquida e gassosa e cadaverina mediante un substrato poroso flessibile decorato con nanostruttura a rosetta 3D". + Esplora ulteriormente
