Door te "verkreukelen" om het oppervlak van grafeen-gouden nanostructuren te vergroten, onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign hebben de gevoeligheid van deze materialen verbeterd, de deur openen naar nieuwe mogelijkheden in elektronica en optische detectietoepassingen.

"Ik geloof dat dit werk onderzoekers op het gebied van oppervlakteplasmonica ten goede zal komen door een nieuwe strategie / ontwerp te bieden voor het verbeteren van de oppervlakteversterkte Raman-spectroscopie (SERS) detectielimiet, " legde SungWoo Nam uit, een assistent-professor mechanische wetenschappen en techniek in Illinois. "Deze mechanische zelfassemblagestrategie zal een nieuwe klasse van 3D verfrommelde grafeen-goud (Au) nanostructuren mogelijk maken. De verbeterde detectielimiet zal biomedische en omgevingsmonitoring van belangrijke moleculen met hoge gevoeligheid door SERS mogelijk maken."

SERS-substraten worden gebruikt om de samenstelling van een mengsel op nanoschaal te analyseren voor milieuanalyse, geneesmiddelen, materiaal wetenschappen, kunst en archeologisch onderzoek, forensische wetenschap, drugsdetectie, analyse van voedselkwaliteit, en eencellige detectie. Met behulp van een combinatie van gouden en zilveren nanodeeltjes en Raman-actieve kleurstoffen, SERS-substraten kunnen ook gericht zijn op specifieke DNA- en RNA-sequenties.

"Dit werk demonstreert het unieke vermogen van micro-naar-nanoschaal topografieën van de verfrommelde grafeen-Au nanodeeltjes - hogere dichtheid, driedimensionale optisch actieve materialen - die verder worden versterkt door de vorming van hotspots, de nanodeeltjes dichterbij brengen, " legde Juyoung Leem uit, een afgestudeerde student en eerste auteur van de studie, "Mechanisch zelf gemonteerd, Driedimensionaal grafeen? Gouden hybride nanostructuren voor geavanceerde nanoplasmonische sensoren, " gepubliceerd in Nano-letters . "We bereiken een 3D verfrommeld grafeen? Au hybride structuur door de delaminatie en knikken van grafeen op een thermisch geactiveerd, krimpende polymeersubstraat. Dit proces maakt nauwkeurige controle en optimalisatie van de grootte en afstand van geïntegreerde Au-nanodeeltjes op verfrommeld grafeen mogelijk voor een hogere SERS-verbetering."

Volgens Nam, de 3D verfrommelde grafeen? Au nanostructuur vertoont ten minste één orde van grootte hogere SERS-detectiegevoeligheid dan die van conventionele, plat grafeen? Au nanodeeltjes. De hybride structuur is verder aangepast aan willekeurige kromlijnige structuren voor geavanceerde, ter plaatse, onconventioneel, nanoplasmonische detectietoepassingen.

"Een van de belangrijkste voordelen van ons platform is het vermogen om te krimpen en zich aan te passen aan complexe 3D-oppervlakken, een functie die niet eerder is aangetoond, " verklaarde Nam. Een eerdere studie door Nam's onderzoeksgroep was de eerste die grafeenintegratie aantoonde op een verscheidenheid aan verschillende microgestructureerde geometrieën, inclusief piramides, pijlers, koepels, omgekeerde piramides, en de 3D-integratie van gouden nanodeeltjes/grafeen hybride structuren.