Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Patronen op wafelschaal van arrays van gouden nanodeeltjes maken verbeterde biosensoren mogelijk

De op zichzelf staande ontvochtiging in vaste toestand van gouden nanoschelpen die op een bolvormig oppervlak zijn afgezet. Credit:Liu Dilong

Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Li Yue van het Hefei Institute of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een op zichzelf staand ontvochtigingsmechanisme in vaste toestand geïntroduceerd. Deze innovatie vermindert de afhankelijkheid van complexe nanofabricagetechnieken aanzienlijk, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor efficiënte patroonvorming op waferschaal van niet-dicht gepakte (NCP) gouden nanodeeltjesarrays.

De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in Advanced Science .

Gouden nanostructuren spelen een cruciale rol in biosensortoepassingen, maar hebben te maken gehad met gevoeligheidsbeperkingen als gevolg van ohmse en stralingsverliezen in metaal. De strategische opstelling van gouden nanostructuren in 2D NCP-arrays kan stralingsverlies verminderen en een plasmonische oppervlakteroosterresonantie (SLR)-eigenschap ondersteunen met theoretisch een opmerkelijke toename van de gevoeligheid van twee ordes van grootte.

Plasmonische SLR-detectie van moleculaire interacties op basis van een transmissieopstelling. Credit:Liu Dilong

In deze studie onthulden de onderzoekers een mechanisme dat zelfbeperkte solid-state ontvochtiging wordt genoemd en dat nanofabricagetechnieken voor patroonvorming op wafelschaal van NCP-arrays van gouden nanodeeltjes volledig verandert. Door deze methode te combineren met een zacht lithografieproces hebben ze het probleem van de reproduceerbaarheid opgelost dat gepaard gaat met de zelfassemblage van colloïdale kristallen, wat voorheen moeilijk was.

Met deze nieuwe methode kunnen ze eenvoudig een batch NCP-goudarrays fabriceren met consistente ordening en optische eigenschappen. Deze nanodeeltjesarrays vertonen sterke SLR-eigenschappen, die nuttig zijn voor het waarnemen van kleine moleculen wanneer ze worden opgewonden door licht.

Deze vooruitgang, die gevoelige plasmonische detectie van moleculaire interacties mogelijk maakt met behulp van een eenvoudige transmissie-opstelling, zou kunnen leiden tot betere draagbare apparaten voor het detecteren van kleine hoeveelheden stoffen.

"We verwachten dat dit werk een deur zou kunnen openen voor gevoelige SLR-biosensortoepassingen en licht zou kunnen werpen op de commercialisering van draagbare apparaten", zegt Dr. Liu Dilong, lid van het team.

Meer informatie: Zhiming Chen et al., Zelfbeperkt ontvochtigingsmechanisme in patroonvorming op wafelschaal van gouden nanodeeltjesarrays met sterke oppervlakteroosterresonantie voor plasmonische detectie, Geavanceerde wetenschap (2024). DOI:10.1002/advs.202306239

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen