Genom att "krympa ihop" för att öka ytan av grafen-guld nanostrukturer, forskare från University of Illinois i Urbana-Champaign har förbättrat känsligheten hos dessa material, öppnar dörren till nya möjligheter inom elektronik och optiska avkänningstillämpningar.

"Jag tror att detta arbete kommer att gynna forskare inom området ytplasmonik genom att tillhandahålla en ny strategi/design för att förbättra detektionsgränsen för ytförstärkt Raman-spektroskopi (SERS), "förklarade SungWoo Nam, en biträdande professor i mekanisk vetenskap och teknik vid Illinois. "Denna mekaniska självmonteringsstrategi kommer att möjliggöra en ny klass av 3D skrynkliga grafen? guld (Au) nanostrukturer. Den förbättrade gränsen för detektion kommer att möjliggöra biomedicinsk och miljöövervakning av viktiga molekyler med hög känslighet av SERS."

SERS -substrat används för att analysera sammansättningen av en blandning i nanoskala för miljöanalys, läkemedel, materialvetenskap, konst och arkeologisk forskning, kriminalteknik, läkemedelsdetektering, analys av livsmedelskvalitet, och encellsdetektion. Med hjälp av en kombination av guld och silver nanopartiklar och Raman-aktiva färgämnen, SERS-substrat kan också rikta in sig på specifika DNA- och RNA-sekvenser.

"Detta arbete visar den unika förmågan hos mikro-till-nanoskala topografier av de skrynkliga grafen-Au nanopartiklarna - högre densitet, tredimensionella optiskt aktiva material-som förstärks ytterligare av bildandet av hot spots, föra nanopartiklarna närmare, " förklarade Juyoung Leem, en doktorand och första författare till studien, "Mekaniskt självmonterad, Tredimensionell grafen? Guldhybridnanostrukturer för avancerade nanoplasmoniska sensorer, " publicerad i Nanobokstäver . "Vi uppnår en 3D -skrynklig grafen? Au -hybridstruktur genom delaminering och knäckning av grafen på en termiskt aktiverad, krympande polymersubstrat. Denna process möjliggör exakt kontroll och optimering av storleken och avståndet mellan integrerade Au-nanopartiklar på skrynkligt grafen för högre SERS-förbättring."

Enligt Nam, den skrynkliga 3D-grafenen? Au nanostrukturen uppvisar minst en storleksordning högre SERS-detektionskänslighet än den för konventionella, platt grafen? Au nanopartiklar. Hybridstrukturen är vidare anpassad till godtyckliga krumlinjiga strukturer för avancerade, på plats, okonventionell, nanoplasmoniska avkänningsapplikationer.

"En av de viktigaste fördelarna med vår plattform är dess förmåga att krympa och anpassa sig till komplexa 3D -ytor, en funktion som inte tidigare har visats, ", sade Nam. En tidigare studie av Nams forskargrupp var den första som visade grafenintegrering på en mängd olika mikrostrukturerade geometrier, inklusive pyramider, pelare, kupoler, inverterade pyramider, och 3D-integrering av guld nanopartikel/grafen hybridstrukturer.