超高感度検出のためのポリジメチルシロキサン(PDMS)ベースのフレキシブル表面増強ラマン散乱(SERS)基板の作製

要約

このプロトコルでは、表面増強ラマン散乱用のフレキシブル基板の製造方法について説明します。この分析法は、低濃度の R6G と Thiram の検出に使用されています。

要約

本稿では、表面増強ラマン散乱(SERS)用に設計されたフレキシブル基板の作製方法を紹介します。銀ナノ粒子(AgNP)は、硝酸銀(AgNO₃)とアンモニアとの錯体化反応を経て合成され、その後グルコースで還元されました。得られたAgNPは、20nmから50nmの範囲で均一な粒度分布を示しました。続いて、3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)を用いて、酸素プラズマで表面処理したPDMS基板を改質しました。このプロセスにより、基板上へのAgNPの自己組織化が容易になりました。様々な実験条件が基板性能に及ぼす影響を系統的に評価した結果、優れた性能とエンハンスドファクター(EF)を持つSERS基板が開発されました。この基質を利用して、R6G(ローダミン6G)で10-10 M、チラムで^10-8 Mという優れた検出限界を達成しました。この基質は、リンゴの残留農薬の検出に使用され、非常に満足のいく結果が得られました。フレキシブルなSERS基板は、複雑なシナリオでの検出など、実際のアプリケーションに大きな可能性を秘めています。

概要

表面増強ラマン散乱(SERS)は、ラマン散乱の一種として、高感度で穏やかな検出条件という利点があり、単一分子検出も実現できます1,2,3,4。金や銀などの金属ナノ構造は、通常、物質検出を可能にするためのSERS基板として使用されます^5,6。ナノ構造表面の電磁結合強化は、SERSアプリケーションにおいて重要な役割を果たします。さまざまなサイズ、形状、粒子間距離、組成の金属ナノ構造が凝集して多数の「ホットスポット」を形成し、局所的な表面プラズモン共鳴により強い電磁場を生成する可能性があります^7,8。多くの研究により、SERS基質として異なる形態の金属ナノ粒子が開発され、SERS増強の達成における有効性が実証されています^9,10。

フレキシブルSERS基板は、SERS効果を生み出す....

プロトコル

1. ナノ粒子の合成

1. 硝酸銀溶液の調製
   1. 精密天秤を使用して、0.0017 g の AR グレード硝酸銀(AgNO₃、 材料表を参照)を測定し、10 mL の脱イオン(DI)水に加えます。混合物を撹拌して、^10-3 mol/L AgNO₃ 溶液を作成します。
2. 銀 - アンモニア錯体の調製
   1. ARグレードのアンモニア水1mL(NH₃._H2O、 材料表参照)をシリンジを用いて、撹拌しながら硝酸銀溶液に一滴ずつ加える。溶液が明確になったら、滴下を停止します。
3. グルコース溶液の調製
   1. 精密天秤を使用して、0.36 gのARグレードのグルコースパウダー( 材料表を参照)を測定し、10 mLの脱イオン水に加えます。混合物を完全に攪拌して、0.2 Mグルコース溶液を作成します。
4. 銀ナノ粒子(AgNP)の合成
   1. ピペットガンを使用して、30 μLの銀-アンモニア錯体(ステップ1.2で調製)をグルコース溶液(ステップ1.3で調製)に30分間隔で添加します。溶液が黄色に変わるまでかき混ぜながら、このプロセスを4〜....

ディスカッション

本研究では、化学修飾によりAgNPとPDMSを結合させたフレキシブルSERS基板を導入し、優れた性能を達成しました。粒子合成中、特に銀アンモニア錯体合成(ステップ1.2)では、溶液の色が重要な役割を果たします。水滴にアンモニアを添加しすぎると、AgNPの合成品質に悪影響を及ぼし、検出結果に失敗する可能性があります。合成プロセス中の基質修飾(ステップ2.2)に注意を払う必要があります?.......

資料

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