Con lo "stropicciamento" per aumentare l'area superficiale delle nanostrutture grafene-oro, ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno migliorato la sensibilità di questi materiali, aprendo la porta a nuove opportunità nell'elettronica e nelle applicazioni di rilevamento ottico.

"Credo che questo lavoro andrà a beneficio dei ricercatori nel campo della plasmonica di superficie fornendo una nuova strategia/progettazione per migliorare il limite di rilevamento della spettroscopia Raman potenziata in superficie (SERS), " ha spiegato SungWoo Nam, un assistente professore di scienze meccaniche e ingegneria all'Illinois. "Questa strategia di autoassemblaggio meccanico consentirà una nuova classe di nanostrutture 3D grafene-oro (Au) accartocciate. Il limite di rilevamento migliorato consentirà il monitoraggio biomedico e ambientale di molecole importanti ad alta sensibilità da parte del SERS".

I substrati SERS sono utilizzati per analizzare la composizione di una miscela su scala nanometrica per l'analisi ambientale, prodotti farmaceutici, scienze dei materiali, ricerca artistica e archeologica, la scienza forense, rilevamento della droga, analisi della qualità degli alimenti, e rilevamento di singole cellule. Utilizzando una combinazione di nanoparticelle di oro e argento e coloranti Raman-attivi, I substrati SERS possono anche mirare a specifiche sequenze di DNA e RNA.

"Questo lavoro dimostra la capacità unica delle topografie da micro a nanoscala delle nanoparticelle di grafene-Au accartocciate:maggiore densità, materiali tridimensionali otticamente attivi, ulteriormente migliorati dalla formazione di punti caldi, avvicinando le nanoparticelle, " ha spiegato Juyoung Leem, uno studente laureato e primo autore dello studio, "Autoassemblato meccanicamente, Grafene tridimensionale? Nanostrutture ibride dorate per sensori nanoplasmonici avanzati, " pubblicato in Nano lettere . "Otteniamo una struttura ibrida di grafene?Au accartocciata 3D mediante delaminazione e deformazione del grafene su un materiale attivato termicamente, substrato polimerico che si restringe. Questo processo consente un controllo preciso e l'ottimizzazione delle dimensioni e della spaziatura delle nanoparticelle di Au integrate sul grafene accartocciato per un maggiore miglioramento del SERS".

Secondo Nam, la nanostruttura di grafene?Au accartocciata 3D presenta una sensibilità di rilevamento SERS di almeno un ordine di grandezza superiore a quella del convenzionale, grafene piatto?Au nanoparticelle. La struttura ibrida è ulteriormente adattata a strutture curvilinee arbitrarie per applicazioni avanzate, sul posto, non convenzionale, applicazioni di rilevamento nanoplasmoniche.

"Uno dei principali vantaggi della nostra piattaforma è la sua capacità di ridursi e adattarsi a superfici 3D complesse, una funzione che non è stata precedentemente dimostrata, " Ha affermato Nam. Uno studio precedente del gruppo di ricerca di Nam è stato il primo a dimostrare l'integrazione del grafene su una varietà di diverse geometrie microstrutturate, comprese le piramidi, pilastri, cupole, piramidi invertite, e l'integrazione 3D di strutture ibride nanoparticelle d'oro/grafene.