Mentre la medicina e la farmacologia studiano i processi su scala nanometrica, è diventato sempre più importante identificare e caratterizzare diverse molecole. spettroscopia Raman, una tecnica che sfrutta la diffusione della luce laser per identificare le molecole, ha una capacità limitata di rilevare molecole in campioni diluiti a causa della bassa resa del segnale.

Un team di ricercatori dell'Università di Hyderabad in India ha migliorato il rilevamento molecolare a bassi livelli di concentrazione disponendo le nanoparticelle su nanofili per migliorare la spettroscopia Raman. La spettroscopia Raman con superficie migliorata (SERS) utilizza campi elettromagnetici per migliorare la diffusione Raman e aumentare la sensibilità nei coloranti standard come R6G di oltre un miliardo di volte.

Il team ha decorato nanofili di silicio allineati verticalmente con densità variabili di nanoparticelle d'argento, utilizzando e valorizzando la forma tridimensionale della struttura. I loro risultati, pubblicato in Rivista di fisica applicata , mostrano che il loro dispositivo è stato in grado di potenziare i segnali Raman per la proteina citosina e il perclorato di ammonio di un fattore 100, 000.

"Il bello è che possiamo migliorare la densità di questi nanofili usando una semplice chimica, " disse Soma Venugopal Rao, uno degli autori dell'articolo. "Se hai una grande densità di nanofili, puoi mettere più nanoparticelle d'argento nel substrato e aumentare la sensibilità del substrato".

L'applicazione delle nanostrutture necessarie ai dispositivi SERS rimane una sfida per il settore. Costruire queste strutture in tre dimensioni con nanofili di silicio ha attirato l'attenzione per la loro maggiore superficie e prestazioni superiori, ma i nanofili di silicio sono ancora costosi da produrre.

Anziché, il team è stato in grado di trovare un modo più economico per realizzare nanofili di silicio e ha utilizzato una tecnica chiamata incisione chimica per realizzare un'ampia gamma di nanofili. Hanno "decorato" questi fili con nanoparticelle di argento a densità variabili e controllate, che ha aumentato la superficie dei nanofili.

"L'ottimizzazione di queste strutture allineate verticalmente ha richiesto molto tempo all'inizio, " disse Nageswara Rao, un altro degli autori dell'articolo. "Abbiamo aumentato la superficie e per farlo abbiamo dovuto modificare le proporzioni".

Dopo aver ottimizzato il loro sistema per rilevare la tintura di rodamina a livello nanomolare, questi nuovi substrati il ​​team ha costruito una maggiore sensibilità Raman di un fattore 10, da 000 a 100, 000. I substrati hanno rilevato concentrazioni di citosina, un nucleotide trovato nel DNA, e perclorato di ammonio, una molecola con potenziale per rilevare esplosivi, in concentrazioni diluite come 50 e 10 micromolari, rispettivamente.

I risultati hanno dato al team motivo di ritenere che presto sarà possibile rilevare composti in concentrazioni sulla scala del nanomolare o addirittura del picomolare, ha detto Nageswara Rao. Il lavoro del team ha aperto diverse strade per la ricerca futura, dalla sperimentazione di diverse nanoparticelle come l'oro, aumentando la nitidezza dei nanofili o testando questi dispositivi su diversi tipi di molecole.