SERS-sensorn. Kredit:SIBET
Spårgasavkänning är avgörande för att övervaka miljöföroreningar och detektera flyktiga organiska föreningar som frigörs från människokroppen. Som ett kraftfullt analytiskt verktyg för att identifiera spårmolekyler, möjliggör ytförstärkt Raman-spektroskopi (SERS) anmärkningsvärd förstärkning av normala Raman-signaler genom att använda ytplasmonresonanseffekten och laddningsöverföringseffekten med utmärkt känslighet, icke-invasiv detektionsförmåga och unik fingeravtryckseffekt, och det har använts i stor utsträckning inom analysområdet, särskilt för gasavkänning.
Prof. Zhang Zhiqiang och Dr. Sun Jiaojiao från Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har nyligen utvecklat ett mycket känsligt tredimensionellt (3D)-rosettliknande SERS-substrat (BigAuNP/Au) /ZnO/P).
SERS-substratet tillverkades av en kombination av fördelarna med 3D-morfologin av ZnO nanorod-arrayer på ett flexibelt poröst poly(vinylidenfluorid) (PVDF)-membran och in situ kemisk tillväxt av Au-nanopartikelfrön på de Au-filmbelagda ZnO-nanoroderna , som producerade en 3D-rosettliknande BigAuNP/Au/ZnO/P-heterostruktur med rikligt med SERS-aktiva hotspots som signifikant förbättrade lokaliserad ytplasmonresonanseffekt och laddningsöverföringseffekt av Raman-förbättring.
Använder p -merkaptobensoesyra (p -MBA) som sondmolekyler med en koncentration ner till 10 -13 M, SERS-substratet uppvisade en förbättringsfaktor så hög som 2,27 × 10 7 med utmärkt enhetlighet och reproducerbarhet.
Ännu viktigare är att de porösa strukturerna i PVDF-membranet kan underlätta interaktionen av "hot spots" med analyter och hjälpa till med selektiv detektering av ett gasformigt mål i ett komplext miljötillstånd.
Forskarna valde putrescin och kadaverin för att verifiera genomförbarheten av det flexibla 3D-SERS-substratet vid gasavkänning. Använder p -MBA molekylärt monolager som avkänningsgränssnitt, gasformig putrescin och kadaverin fångades selektivt genom amidreaktion vid låg koncentration (putrescin:1,26 × 10 -9 M; kadaverin:2,5 × 10 -9 M), var detektionsgränsen två till tre storleksordningar lägre än den som rapporterats tidigare, vilket indikerar den goda gasavkänningsprestandan hos detta SERS-substrat.
Genom att använda sin flexibilitet, porositet och utmärkta SERS-prestanda kan detta flexibla 3D-substrat integreras med mikrofluidiska enheter och bärbara Raman-spektrometrar för att konstruera SERS-detektionssystem på plats.
Ett sådant system förväntas möjliggöra effektiv infångning och anrikning av bakterier, virus och föroreningar i aerosoler för tillämpningar inklusive bestämning av livsmedelskvalitet, miljöövervakning och sjukdomsdiagnos.
Relevanta resultat har publicerats i Analytical Chemistry , med titeln "Ultrakänslig SERS-analys av flytande och gasformig putrescin och kadaverin av ett 3D-rosettliknande nanostrukturdekorerat flexibelt poröst substrat." + Utforska vidare
