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随着医学和药理学研究纳米级过程,识别和表征不同分子变得越来越重要。拉曼光谱是一种利用激光散射来识别分子的技术,由于信号产量低,因此检测稀释样品中分子的能力有限。

来自印度海得拉巴大学的一组研究人员通过在纳米线上排列纳米颗粒来改善拉曼光谱,从而改善了低浓度水平的分子检测。表面增强拉曼光谱(SERS)使用电磁场来改善拉曼散射并提高标准染料(如R6G)的灵敏度超过十亿倍。

该团队使用不同密度的银纳米粒子对垂直排列的硅纳米线进行装饰,利用并增强了结构的三维形状。他们在AIP出版社的应用物理杂志上发表的研究结果显示,他们的设备能够将胞嘧啶蛋白和高氯酸铵的拉曼信号提高100,000倍。

“美丽的是我们可以使用简单的化学方法来提高这些纳米线的密度,”该论文的作者之一Soma Venugopal Rao说。“如果你有一个很大的纳米线密度,你可以将更多的银纳米粒子放入基板中,并可以提高基板的灵敏度。”

将必要的纳米结构应用于SERS设备仍然是该领域的挑战。利用硅纳米线在三维空间中构建这些结构因其较高的表面积和优异的性能而受到关注,但硅纳米线的生产仍然很昂贵。

相反,该团队能够找到一种更便宜的方法来制造硅纳米线,并使用一种称为无电蚀刻的技术来制造各种纳米线。他们用可变和受控密度的银纳米粒子“装饰”这些线,这增加了纳米线的表面积。

“优化这些垂直排列的结构在开始时花费了大量时间,”该论文的另一篇作者Nageswara Rao说。“我们增加了表面积,为此,我们需要改变纵横比。”

在优化了他们的系统以检测纳摩尔水平的罗丹明染料后,该团队建立的新基质增强了拉曼灵敏度10,000到100,000倍。底物检测到胞嘧啶(一种在DNA中发现的核苷酸)和高氯酸铵(一种具有检测爆炸物潜力的分子)的浓度,浓度分别为50和10微摩尔。

Nageswara Rao说,这些结果使团队有理由相信,很快就有可能检测到纳摩尔甚至皮摩尔浓度的化合物。该团队的工作为未来的研究开辟了几条途径,从试验不同的纳米粒子如金,增加纳米线的锐度或在几种类型的分子中测试这些器件。

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