Terwijl geneeskunde en farmacologie processen op nanoschaal onderzoeken, het is steeds belangrijker geworden om verschillende moleculen te identificeren en te karakteriseren. Raman-spectroscopie, een techniek die gebruik maakt van de verstrooiing van laserlicht om moleculen te identificeren, heeft een beperkte capaciteit om moleculen in verdunde monsters te detecteren vanwege de lage signaalopbrengst.

Een team van onderzoekers van de Universiteit van Hyderabad in India heeft de moleculaire detectie bij lage concentratieniveaus verbeterd door nanodeeltjes op nanodraden te plaatsen om Raman-spectroscopie te verbeteren. Surface-enhanced Raman-spectroscopie (SERS) maakt gebruik van elektromagnetische velden om Raman-verstrooiing te verbeteren en de gevoeligheid in standaardkleurstoffen zoals R6G met meer dan een miljard keer te verhogen.

Het team versierde verticaal uitgelijnde silicium nanodraden met verschillende dichtheden van zilveren nanodeeltjes, gebruik en verbetering van de 3D-vorm van de structuur. hun resultaten, gepubliceerd in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde , laten zien dat hun apparaat de Raman-signalen voor cytosine-eiwit en ammoniumperchloraat met een factor 100 kon verbeteren, 000.

"Het mooie is dat we de dichtheid van deze nanodraden kunnen verbeteren met behulp van eenvoudige chemie, " zei Soma Venugopal Rao, een van de auteurs van de krant. "Als je een grote dichtheid aan nanodraden hebt, je kunt meer zilveren nanodeeltjes in het substraat stoppen en de gevoeligheid van het substraat vergroten."

Het toepassen van de nodige nanostructuren op SERS-apparaten blijft een uitdaging voor het veld. Het bouwen van deze structuren in drie dimensies met silicium nanodraden heeft de aandacht getrokken vanwege hun grotere oppervlakte en superieure prestaties, maar silicium nanodraden zijn nog steeds duur om te produceren.

In plaats daarvan, het team was in staat om een ​​goedkopere manier te vinden om silicium nanodraden te maken en gebruikte een techniek genaamd stroomloos etsen om een ​​breed scala aan nanodraden te maken. Ze "versierden" deze draden met zilveren nanodeeltjes met variabele en gecontroleerde dichtheden, die het oppervlak van de nanodraden vergrootten.

"Het optimaliseren van deze verticaal uitgelijnde structuren kostte in het begin veel tijd, " zei Nageswara Rao, een andere van de auteurs van het artikel. "We hebben het oppervlak vergroot en daarvoor moesten we de beeldverhouding veranderen."

Na het optimaliseren van hun systeem om Rhodamine-kleurstof op nanomolair niveau te detecteren, deze nieuwe substraten bouwde het team verbeterde Raman-gevoeligheid met een factor 10, 000 tot 100, 000. De substraten detecteerden concentraties cytosine, een nucleotide gevonden in DNA, en ammoniumperchloraat, een molecuul met potentieel voor het detecteren van explosieven, in zo verdunde concentraties als 50 en 10 micromolair, respectievelijk.

De resultaten hebben het team reden gegeven om te geloven dat het binnenkort mogelijk zou kunnen zijn om verbindingen te detecteren in concentraties op de schaal van nanomolair of zelfs picomolair, zei Nageswara Rao. Het werk van het team heeft verschillende wegen geopend voor toekomstig onderzoek, door te experimenteren met verschillende nanodeeltjes zoals goud, het vergroten van de scherpte van de nanodraden of het testen van deze apparaten op verschillende soorten moleculen.