Ultrasnelle lasergeablateerde nanodeeltjes en nanostructuren voor op het oppervlak verbeterde Raman-verstrooiingsgebaseerde detectietoepassingen

De techniek van ultrasnelle laserablatie in vloeistoffen is de afgelopen tien jaar geëvolueerd en volwassen geworden, met verschillende op handen zijnde toepassingen op verschillende gebieden, zoals detectie, katalyse en geneeskunde. Het uitzonderlijke van deze techniek is de vorming van nanodeeltjes (colloïden) en nanostructuren (vaste stoffen) in een enkel experiment met ultrakorte laserpulsen. We hebben de afgelopen jaren aan deze techniek gewerkt en de mogelijkheden ervan onderzocht met behulp van de oppervlakte-versterkte Raman-verstrooiingstechniek (SERS) in detectietoepassingen voor gevaarlijke stoffen. Ultrasnelle lasergeablateerde substraten (vaste stoffen en colloïden) kunnen verschillende analytmoleculen detecteren op sporenniveau/mengselvorm, waaronder kleurstoffen, explosieven, pesticiden en biomoleculen. Hier presenteren we enkele van de resultaten die zijn bereikt met behulp van de doelen van Ag, Au, Ag-Au en Si. We hebben de verkregen nanostructuren (NS's) en nanodeeltjes (NP's) (in vloeistoffen en lucht) geoptimaliseerd met behulp van verschillende pulsduur, golflengten, energieën, pulsvormen en schrijfgeometrieën. Zo werden verschillende NS's en NP's getest op hun efficiëntie bij het detecteren van talrijke analytmoleculen met behulp van een eenvoudige, draagbare Raman-spectrometer. Deze methodologie maakt, eenmaal geoptimaliseerd, de weg vrij voor detectietoepassingen op het veld. We bespreken de protocollen in (a) het synthetiseren van de NP's/NS's via laserablatie, (b) karakterisering van NP's/NS's, en (c) hun gebruik in de SERS-gebaseerde detectiestudies.