Ultrasnabba laserablaterade nanopartiklar och nanostrukturer för ytförstärkta Raman-spridningsbaserade avkänningsapplikationer

Tekniken för ultrasnabb laserablation i vätskor har utvecklats och mognat under det senaste decenniet, med flera förestående tillämpningar inom olika områden som avkänning, katalys och medicin. Det exceptionella med denna teknik är bildandet av nanopartiklar (kolloider) och nanostrukturer (fasta ämnen) i ett enda experiment med ultrakorta laserpulser. Vi har arbetat med denna teknik under de senaste åren och undersökt dess potential med hjälp av SERS-tekniken (Surface-Enhanced Raman Scattering) i avkänningsapplikationer för farliga material. Ultrasnabba laserablerade substrat (fasta ämnen och kolloider) kan detektera flera analytmolekyler på spårnivåerna/blandningsformen, inklusive färgämnen, sprängämnen, bekämpningsmedel och biomolekyler. Här presenterar vi några av de resultat som uppnåtts med hjälp av målen Ag, Au, Ag-Au och Si. Vi har optimerat de nanostrukturer (NS) och nanopartiklar (NP) som erhålls (i vätskor och luft) med hjälp av olika pulslängder, våglängder, energier, pulsformer och skrivgeometrier. Således testades olika NS och NP för deras effektivitet när det gäller att känna av många analytmolekyler med hjälp av en enkel, bärbar Raman-spektrometer. Denna metod, när den väl har optimerats, banar väg för avkänningsapplikationer på fältet. Vi diskuterar protokollen för att (a) syntetisera NP/NS via laserablation, (b) karakterisera NP/NS och (c) deras användning i de SERS-baserade avkänningsstudierna.