Herstellung eines Polydimethylsiloxan (PDMS)-basierten flexiblen oberflächenverstärkten Raman-Streusubstrats (SERS) für die hochempfindliche Detektion

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein flexibles Substrat für die oberflächenverstärkte Raman-Streuung. Diese Methode wurde beim erfolgreichen Nachweis niedriger Konzentrationen von R6G und Thiram eingesetzt.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wird eine Herstellungsmethode für ein flexibles Substrat vorgestellt, das für die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) entwickelt wurde. Silbernanopartikel (AgNPs) wurden durch eine Komplexierungsreaktion mit Silbernitrat (AgNO₃) und Ammoniak synthetisiert, gefolgt von einer Reduktion mit Glukose. Die resultierenden AgNPs wiesen eine gleichmäßige Größenverteilung von 20 nm bis 50 nm auf. Anschließend wurde 3-Aminopropyltriethoxysilan (APTES) verwendet, um ein PDMS-Substrat zu modifizieren, das mit Sauerstoffplasma oberflächenbehandelt worden war. Dieser Prozess erleichterte die Selbstorganisation von AgNPs auf dem Substrat. Eine systematische Evaluierung des Einflusses verschiedener experimenteller Bedingungen auf die Substratleistung führte zur Entwicklung eines SERS-Substrats mit exzellenter Leistung und einem Enhanced Factor (EF). Mit diesem Substrat wurden beeindruckende Nachweisgrenzen von 10-10 M für R6G (Rhodamin 6G) und ^10-8 M für Thiram erreicht. Das Substrat wurde erfolgreich zum Nachweis von Pflanzenschutzmittelrückständen auf Äpfeln eingesetzt und lieferte sehr zufriedenstellende Ergebnisse. Das flexible SERS-Substrat weist ein großes Potenzial für reale Anwendungen auf, einschließlich der Detektion in komplexen Szenarien.

Einleitung

Die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) als eine Art der Raman-Streuung bietet die Vorteile einer hohen Empfindlichkeit und schonender Detektionsbedingungen und kann sogar die Detektion einzelner Moleküle erreichen 1,2,3,4. Metallnanostrukturen, wie Gold und Silber, werden typischerweise als SERS-Substrate verwendet, um die Detektion von Substanzen zu ermöglichen ^5,6. Die Verbesserung der elektromagnetischen Kopplung auf nanostrukturierten Oberflächen spielt eine wichtige Rol....

Protokoll

1. Synthese von Nanopartikeln

1. Herstellung von Silbernitratlösung
   1. Mit einer Präzisionswaage werden 0,0017 g Silbernitrat in AR-Qualität (AgNO₃, siehe Materialtabelle) abgemessen und zu 10 ml deionisiertem Wasser (DI) gegeben. Rühren Sie die Mischung um, um eine 10-3 mol/L_{AgNO3-Lösung} zu erhalten.
2. Herstellung des Silber-Ammoniak-Komplexes
   1. Nehmen Sie 1 ml Ammoniakwasser in AR-Qualität (NH₃. _H2O, siehe Werkstofftabelle) mit einer Spritze aufrufen und unter Rühren tropfenweise in die Silbernitratlösung geben. Stoppen Sie di....

Diskussion

In dieser Studie wurde ein flexibles SERS-Substrat eingeführt, das AgNPs durch chemische Modifikation an PDMS bindet und eine hervorragende Leistung erzielt. Bei der Partikelsynthese, insbesondere bei der Silber-Ammoniak-Komplexsynthese (Schritt 1.2), spielt die Farbe der Lösung eine entscheidende Rolle. Die Zugabe von zu viel Ammoniakwasser kann die Qualität der AgNP-Synthese beeinträchtigen und möglicherweise zu erfolglosen Nachweisergebnissen führen. Während des Syntheseprozesses sollte auf die Substratmodifika.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ammonia (NH3.H2O, 25%)	Beijing Chemical Works
APTES (98%)	Beyotime	ST1087
BD-20AC Laboratory Chrona Treater	Electro-Technic Products Inc.	12051A
D-glucose	Beijing Chemical Works
Environmental Scanning electron microscope (ESEM)	FEI	QUANTA 250
Raman microscope	Horiba JY	LabRAM HR Evolution
Rhodamine 6G	Beijing Chemical Works
Silicone Elastomer Base and Silicone Elastomer Curing Agent	Dow Corning Corporation	SYLGARD 184
Silver nitrate	Beijing Chemical Works
Thiram (C6H12N2S2, 99.9%)	Beijing Chemical Works