초고감도 검출을 위한 폴리디메틸실록산(PDMS) 기반 SERS(Flexible Surface-Enhanced Raman Scattering) 기판 제작

요약

이 프로토콜은 표면 강화 라만 산란을 위한 유연한 기판의 제조 방법을 설명합니다. 이 방법은 낮은 농도의 R6G 및 Thiram을 성공적으로 검출하는 데 사용되었습니다.

초록

이 기사에서는 SERS(Surface-Enhanced Raman Scattering)를 위해 설계된 유연한 기판의 제조 방법을 제시합니다. 은 나노 입자 (AgNP)는 질산 은(_AgNO3)과 암모니아를 포함하는 착화 반응을 통해 합성 된 후 포도당을 사용하여 환원되었습니다. 그 결과 AgNP는 20nm에서 50nm 범위의 균일한 크기 분포를 나타냈습니다. 이어서, 3-아미노프로필 트리에톡시실란(APTES)을 사용하여 산소 플라즈마로 표면 처리된 PDMS 기판을 변형시켰다. 이 공정은 기판에 AgNP의 자체 조립을 용이하게 했습니다. 다양한 실험 조건이 기판 성능에 미치는 영향에 대한 체계적인 평가는 우수한 성능과 EF(Enhanced Factor)를 갖춘 SERS 기판의 개발로 이어졌습니다. 이 기판을 활용하여 R6G(로다민 6G)의 경우 ^10-10M , 티람의 경우 ^10-8M 의 인상적인 검출 한계를 달성했습니다. 이 기질은 사과의 잔류 농약을 검출하는 데 성공적으로 사용되어 매우 만족스러운 결과를 얻었습니다. 유연한 SERS 기판은 복잡한 시나리오에서의 감지를 포함하여 실제 응용 분야에 대한 큰 잠재력을 보여줍니다.

서문

라만 산란의 일종인 표면 강화 라만 산란(SERS)은 고감도 및 부드러운 검출 조건의 이점을 제공하며 단일 분자 검출도 달성할 수 있습니다 1,2,3,4. 금 및 은과 같은 금속 나노 구조는 일반적으로 물질 검출을 가능하게 하는 SERS 기판으로 사용됩니다 ^5,6. 나노 구조 표면의 전자기 결합 향상은 SERS 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 다양한 크기, 모양, 입자 간 거리 및 조성을 가진 금속 나노 구조는 국부적인 표면 플라즈몬 공명^(7,8)으로 인해 강렬한 전자기장을 생성하는 수많은 "핫스팟"을 생성하기 위해 응집될 수 있습니다. 많은 연구에서 SERS 기판으로 형태가 다른 금속 나노 입자를 개발하여 SERS 향상 ^9,10을 달성하는 데 효과....

프로토콜

1. 나노 입자의 합성

1. 질산은 용액의 제조
   1. 정밀 칭량 저울을 사용하여 0.0017 g의 AR 등급 질산은(AgNO₃, 재료 표 참조)을 측정하고 10 mL의 탈이온수(DI)에 첨가합니다. 혼합물을 저어 ^10-3 mol/L_AgNO3 용액을 만듭니다.
2. 은-암모니아 복합체의 제조
   1. AR 등급 암모니아수 1mL(NH₃. _H2O, 재료표 참조)를 주사기를 이용하여 교반하면서 질산은 용액에 한 방울씩 첨가한다. 용액이 명확해지면 적가 첨가를 중지합니다.
3. 포도당 용액의 제조
   1. 정밀 칭량 저울을 사용하여 AR 등급 포도당 분말 0.36g( 재료 표 참조)을 측정하고 DI 물 10mL에 첨가합니다. 혼합물을 잘 저어 0.2M 포도당 용액을 만듭니다.
4. 은 나노 입자 (AgNP)의 합성
   1. 피펫 건을 사용하여 30분 간격으로 포도당 용액(1.3단계에서 제조)에 30μL의 은-암모니아 복합체(1.2단계에서 제조)를 추가합....

토론

이 연구에서는 화학적 변형을 통해 AgNP를 PDMS에 결합하고 우수한 성능을 달성한 유연한 SERS 기판을 도입했습니다. 입자 합성 중, 특히 은 암모니아 복합체 합성(1.2단계)에서 용액의 색상이 중요한 역할을 합니다. 암모니아 물을 너무 많이 적하하면 AgNP의 합성 품질에 부정적인 영향을 미쳐 검출 결과가 실패할 수 있습니다. 합성 과정에서 기판 개질(2.2단계)에 주의를 기울여야 합니다. 그렇지 않으?.......

자료

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