När medicin och farmakologi undersöker nanoskala processer, det har blivit allt viktigare att identifiera och karakterisera olika molekyler. Raman -spektroskopi, en teknik som utnyttjar spridningen av laserljus för att identifiera molekyler, har en begränsad kapacitet att upptäcka molekyler i utspädda prover på grund av lågt signalutbyte.

Ett team av forskare från University of Hyderabad i Indien har förbättrat molekylär upptäckt vid låga koncentrationsnivåer genom att arrangera nanopartiklar på nanotrådar för att förbättra Ramans spektroskopi. Ytförstärkt Raman-spektroskopi (SERS) använder elektromagnetiska fält för att förbättra Ramanspridning och öka känsligheten för standardfärger som R6G med mer än en miljard gånger.

Teamet dekorerade vertikalt inriktade kisel nanotrådar med varierande densitet av silver nanopartiklar, använda och förbättra strukturens 3D-form. Deras resultat, publicerad i Journal of Applied Physics , visa att deras enhet kunde förstärka Ramansignalerna för cytosinprotein och ammoniumperklorat med en faktor 100, 000.

"Skönheten är att vi kan förbättra densiteten hos dessa nanotrådar med hjälp av enkel kemi, "sa Soma Venugopal Rao, en av tidningens författare. "Om du har en stor täthet av nanotrådar, du kan lägga mer silver nanopartiklar i substratet och kan öka substratets känslighet. "

Att tillämpa de nödvändiga nanostrukturerna på SERS -enheter är fortfarande en utmaning för fältet. Att bygga dessa strukturer i tre dimensioner med kisel nanotrådar har fått uppmärksamhet för deras högre yta och överlägsna prestanda, men kisel -nanotrådar är fortfarande dyra att producera.

Istället, laget kunde hitta ett billigare sätt att tillverka kisel -nanotrådar och använde en teknik som kallades elektrolös etsning för att göra ett brett utbud av nanotrådar. De "dekorerade" dessa trådar med silver -nanopartiklar med varierande och kontrollerade densiteter, vilket ökade nanotrådarnas ytarea.

"Att optimera dessa vertikalt anpassade strukturer tog mycket tid i början, "sa Nageswara Rao, en annan av tidningens författare. "Vi ökade ytarean och för att göra detta behövde vi ändra bildförhållandet."

Efter att ha optimerat sitt system för att upptäcka Rhodamine -färgämne på en nanomolär nivå, dessa nya substrat byggde laget förstärkt Raman -känslighet med en faktor 10, 000 till 100, 000. Substraten detekterade koncentrationer av cytosin, en nukleotid som finns i DNA, och ammoniumperklorat, en molekyl med potential för att upptäcka sprängämnen, i lika utspädda koncentrationer som 50 och 10 mikromolar, respektive.

Resultaten har gett laget anledning att tro att det snart kan vara möjligt att upptäcka föreningar i koncentrationer på skalan av nanomolär eller till och med picomolar, Nageswara Rao sa. Teamets arbete har öppnat flera vägar för framtida forskning, från att experimentera med olika nanopartiklar som guld, öka skärpan i nanotrådarna eller testa dessa enheter över flera typer av molekyler.