Fabbricazione di substrato SERS (Flexible Surface-Enhanced Raman Scattering) a base di polidimetilsilossano (PDMS) per la rilevazione ultrasensibile

Riepilogo

Questo protocollo descrive un metodo di fabbricazione per un substrato flessibile per lo scattering Raman potenziato dalla superficie. Questo metodo è stato utilizzato per rilevare con successo basse concentrazioni di R6G e Thiram.

Abstract

Questo articolo presenta un metodo di fabbricazione per un substrato flessibile progettato per lo scattering Raman potenziato dalla superficie (SERS). Le nanoparticelle d'argento (AgNP) sono state sintetizzate attraverso una reazione di complessazione che coinvolge nitrato d'argento (AgNO₃) e ammoniaca, seguita da una riduzione mediante glucosio. Le AgNP risultanti hanno mostrato una distribuzione dimensionale uniforme compresa tra 20 nm e 50 nm. Successivamente, il 3-amminopropiltrietossisilano (APTES) è stato impiegato per modificare un substrato PDMS che era stato trattato in superficie con plasma di ossigeno. Questo processo ha facilitato l'auto-assemblaggio delle AgNP sul substrato. Una valutazione sistematica dell'impatto di varie condizioni sperimentali sulle prestazioni del substrato ha portato allo sviluppo di un substrato SERS con prestazioni eccellenti e un fattore avanzato (EF). Utilizzando questo substrato, sono stati raggiunti impressionanti limiti di rilevamento di 10-10 M per R6G (Rhodamine 6G) e ^10-8 M per Thiram. Il substrato è stato impiegato con successo per rilevare residui di pesticidi sulle mele, ottenendo risultati molto soddisfacenti. Il substrato flessibile SERS dimostra un grande potenziale per le applicazioni del mondo reale, incluso il rilevamento in scenari complessi.

Introduzione

Il Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS), come tipo di scattering Raman, offre i vantaggi di un'elevata sensibilità e di condizioni di rilevamento delicate e può persino ottenere il rilevamento di una singola molecola 1,2,3,4. Le nanostrutture metalliche, come l'oro e l'argento, sono tipicamente utilizzate come substrati SERS per consentire il rilevamento di sostanze ^5,6. Il miglioramento dell'accoppiamento elettromagnetico su superfici nanostrutturate svolge un ruolo significativ....

Protocollo

1. Sintesi di nanoparticelle

1. Preparazione della soluzione di nitrato d'argento
   1. Utilizzando una bilancia di precisione, misurare 0,0017 g di nitrato d'argento di grado AR (AgNO₃, vedere la tabella dei materiali) e aggiungerlo a 10 mL di acqua deionizzata (DI). Mescolare la miscela per creare una soluzione di AgNO 3 ^10-3 mol/L.
2. Preparazione del complesso argento-ammoniaca
   1. Assumere 1 mL di acqua ammoniacale di grado AR (NH₃. H₂O, vedi Tabella dei materiali) utilizzando una siringa e aggiungerla goccia a goccia nella soluz....

Discussione

In questo studio, è stato introdotto un substrato SERS flessibile, che ha legato le AgNP al PDMS attraverso la modifica chimica e ha ottenuto prestazioni eccellenti. Durante la sintesi delle particelle, in particolare nella sintesi del complesso dell'ammoniaca d'argento (fase 1.2), il colore della soluzione gioca un ruolo cruciale. L'aggiunta di troppa acqua ammoniacale goccia a goccia può influire negativamente sulla qualità della sintesi delle AgNP, portando potenzialmente a risultati di rilevamento non riusciti. Pr.......

Materiali

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