Una giungla di nanotubi rivestiti.
(Phys.org) — I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) e dell'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia (ETH) di Zurigo hanno sviluppato un nuovo metodo di utilizzo dei nanotubi per rilevare molecole a concentrazioni estremamente basse consentendo il rilevamento di tracce di minacce biologiche, esplosivi e droga.
Il gruppo di ricerca congiunto, guidato dall'ingegnere LLNL Tiziana Bond e dallo scienziato ETH Hyung Gyu Park, stanno usando gli spaghetti, nanotubi di carbonio (CNT) rivestiti in oro-afnio per amplificare le capacità di rilevamento nella spettroscopia Raman con superficie potenziata (SERS).
SERS è una tecnica sensibile alla superficie che migliora la diffusione anelastica dei fotoni da parte di molecole adsorbite su superfici metalliche ruvide o da nanostrutture.
Bond e i suoi collaboratori stanno usando nanotubi rivestiti di metallo ammassati insieme come un baldacchino della giungla per amplificare i segnali sia dell'incidente che della luce diffusa Raman da eccitanti plasmoni di elettroni locali.
La loro vera svolta, però, sta scoprendo l'uso di un rivestimento dielettrico intermedio (afnio) per bloccare l'estinzione degli elettroni liberi nel metallo da parte dei CNT, permettendo ai nanotubi di funzionare senza inibizioni.
Preservando gli elettroni e migliorando la luce attraverso l'uso di giungle di nanotubi, il team è in grado di aumentare significativamente la sensibilità di rilevamento del SERS nelle strutture dei CNT.
La vista dall'alto della volta della giungla (ingrandire nel migliore dei casi:spessore dell'afnio di 2,5 nanometri e spessore dell'oro di 20 nanometri).
Il rivestimento in afnio consente il raggruppamento di nanotubi d'oro che crea uno spesso baldacchino pieno di punti sensibili per il rilevamento. I nanotubi consentono di intrappolare e focalizzare la luce incidente nei numerosi punti di contatto e fessure, permettendo alla luce diffusa da Raman di passare. Ciò consente ai dispositivi Raman portatili di rilevare e identificare casualmente sostanze specifiche nell'aria.
"Questa è una scoperta molto importante nei nostri sforzi per migliorare l'uso dei dispositivi SERS, " ha detto Bond. "Abbiamo acquisito questa preziosa conoscenza attraverso la ricerca di base multidisciplinare e affrontando il problema con un design razionale".
Immagine della microscopia a forza atomica (AFM) del catalizzatore per la crescita dei nanotubi.
Bond e Park sperano che il loro materiale ingegnerizzato verrà eventualmente utilizzato in dispositivi portatili per condurre analisi in loco di impurità chimiche come inquinanti ambientali o residui farmaceutici nell'acqua. Altre applicazioni includono il monitoraggio point-of-care in tempo reale dei livelli fisiologici per l'industria biomedica e lo screening rapido di farmaci e tossine per le forze dell'ordine.
"Stiamo depositando un brevetto per la nostra nuova scoperta, " ha detto Bond.
