Single-Nanoparticle Electrochemical SERS Microscopy and Spectroscopy Measurements

ギャップモードSERS基板で作製した電気化学セルを倒立光学顕微鏡のステージ上に置く。セルをポテンショスタットに接続するワイヤの張力による分光電気化学測定中の動きを防ぐために、エッジをテーピングして基板を顕微鏡ステージに固定します。銀-塩化銀参照電極を自家製スタンドに入れ、電極ホルダースタンドのネジを締めてその位置を固定します。

参照電極をポテンショスタットの参照電極ワニ口クリップに取り付けます。次に、プラチナ線の対電極をポテンショスタットの対電極ワニ口クリップに取り付けます。最後に、銀フィルムに取り付けられた銅線をポテンショスタットの作動電極ワニ口クリップにクリップします。

プラチナワイヤーとワニ口クリップを電極ホルダーに挿入し、ネジを締めてその位置を固定します。電極ホルダーを電気化学セルの上に置き、電極を挿入します。次に、642ナノメートルのレーザーをオンにして、出力を500マイクロワットに調整します。

次に、対物レンズに液浸油を一滴加えます。次に、フォーカスノブを動かして、オイルが基板の底部に接触するまで対物レンズを上げます。ギャップモードSERS基板の表面にレーザーを集束させます。

顕微鏡から接眼レンズの1つを取り外した後、アダプターをその場所に挿入します。カメラアプリケーションでモードをビデオに変更し、可能な限りズームインします。顕微鏡ステージを移動してギャップモードSERS基板をスキャンし、孤立したドーナツ状のSERS発光パターンを探索します。

ドーナツ型の発光パターンが特定されたら、顕微鏡の光ダイバータレバーを動かして、入光した光を分光器に向けます。グレーディング位置を1000波数に設定して、ストークスが400波数から1600波数領域にシフトしたラーメン散乱を検出します。レーザー光をドーナツ型の発光パターンに集中させたまま、pH 5の0.1モルリン酸緩衝液3ミリリットルを電気化学セルに加えます。

ポテンショスタットのソフトウェアでは、塩化銀-銀に対して0からマイナス0.6ボルトまでの少なくとも3サイクルと毎秒50ミリボルトのスキャン速度でサイクリックボルタモグラム実験を準備します。次に、サイクリックボルタンメトリーとSERS実験を同時に実行します。最後に、光が電話のカメラに向けられるように光ダイバータレバーを動かし、サイクリックボルタンメトリー実験の実行中にビデオの録画を開始します。

銀薄膜上の個々の銀ナノ粒子は、ナノ粒子の二量体、三量体、または多量体によって生成される固体の発光パターンとは対照的に、ドーナツ状の発光パターンによって明確に識別することができる。単一ナノ粒子についてSERSサイクリックボルタモグラムを測定し、銀ナノ粒子と銀膜の間のギャップ内およびその周辺のナイルブルー分子を電気化学的に減少させた。分光電気化学的測定は、同じ印加電位範囲で行った。

電位のステップ化によるナイルブルーSERSスペクトルの電気化学的変調により、ナイルブルー分子の減少により、592波数領域のピーク強度が時間とともに減少します。電気バイアスの大きさは、592波数領域のピークの下の領域の減衰によって証明されるように、還元速度論を変化させた。