Spoorgasdetectie is van cruciaal belang voor het bewaken van milieuvervuiling en het detecteren van vluchtige organische stoffen die vrijkomen uit het menselijk lichaam. Als een krachtig analytisch hulpmiddel voor het identificeren van sporenmoleculen, maakt oppervlakteversterkte Raman-spectroscopie (SERS) opmerkelijke versterking van normale Raman-signalen mogelijk door gebruik te maken van het oppervlakteplasmonresonantie-effect en het ladingsoverdrachtseffect met uitstekende gevoeligheid, niet-invasief detectievermogen en uniek vingerafdrukeffect, en het is veel gebruikt op het gebied van analyse, vooral voor gasdetectie.

Prof. Zhang Zhiqiang en Dr. Sun Jiaojiao van het Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) hebben onlangs een zeer gevoelig driedimensionaal (3D)-rozetachtig SERS-substraat ontwikkeld (BigAuNP/Au /ZnO/P).

Het SERS-substraat is gemaakt door een combinatie van de verdienste van de 3D-morfologie van ZnO-nanostaafarrays op een flexibel poreus poly (vinylideenfluoride) (PVDF) membraan en de in situ chemische groei van Au-nanodeeltjeszaden op de Au-filmgecoate ZnO-nanostaafjes , die een 3D-rozetachtige BigAuNP/Au/ZnO/P-heterostructuur produceerde met overvloedige SERS-actieve hotspots die het gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie-effect en het ladingsoverdrachtseffect van Raman-verbetering aanzienlijk verbeterden.

p . gebruiken -mercaptobenzoëzuur (p -MBA) als probemoleculen met een concentratie tot 10 ^-13 M, het SERS-substraat vertoonde een verbeteringsfactor van wel 2,27 × 10 ⁷ met uitstekende uniformiteit en reproduceerbaarheid.

Belangrijker is dat de poreuze structuren van het PVDF-membraan de interactie van "hot spots" met analyten kunnen vergemakkelijken en de selectieve detectie van een gasvormig doelwit in een complexe omgevingsconditie kunnen ondersteunen.

De onderzoekers selecteerden putrescine en cadaverine om de bruikbaarheid van het 3D-flexibele SERS-substraat in gasdetectie te verifiëren. p . gebruiken -MBA moleculaire monolaag als detectie-interface, gasvormig putrescine en cadaverine werden selectief gevangen door amidereactie bij lage concentratie (putrescine:1,26 × 10 ^-9 M; kadaver:2,5 × 10 ^-9 M), was de detectielimiet twee tot drie orden van grootte lager dan eerder gerapporteerd, wat wijst op de goede gasdetectieprestaties van dit SERS-substraat.

Met zijn flexibiliteit, porositeit en uitstekende SERS-prestaties kan dit 3D-flexibele substraat worden geïntegreerd met microfluïdische apparaten en draagbare Raman-spectrometers om een ​​SERS-detectiesysteem ter plaatse te bouwen.

Van een dergelijk systeem wordt verwacht dat het efficiënte afvang en verrijking van bacteriën, virussen en verontreinigende stoffen in aerosolen mogelijk maakt voor toepassingen zoals bepaling van de voedselkwaliteit, milieumonitoring en ziektediagnose.

Relevante resultaten zijn gepubliceerd in Analytical Chemistry , getiteld "Ultragevoelige SERS-analyse van vloeibaar en gasvormig putrescine en cadaverine door een 3D-rozetachtige, met nanostructuur versierde flexibele poreuze ondergrond." + Verder verkennen

Attomolaire detectie:fabricage van oppervlakteversterkt Raman-verstrooiingssubstraat