Name: تسليط الضوء على المؤلف: تطوير وتطبيق ركائز SERS المرنة باستخدام AgNPs المركبة
Uploaded: 2023-11-17T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Development and Application of SERS Flexible Substrates Using Synthesized AgNPs at JoVE.com

يتم دعم البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 61974004 و 61931018) ، بالإضافة إلى البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (المنحة رقم 2021YFB3200100). تعترف الدراسة بمختبر المجهر الإلكتروني بجامعة بكين لتوفير الوصول إلى المجاهر الإلكترونية. بالإضافة إلى ذلك ، يمتد البحث إلى يينغ تسوي وكلية علوم الأرض والفضاء بجامعة بكين لمساعدتهم في قياسات رامان.

1. تخليق الجسيمات النانوية
<ol><li>تحضير محلول نترات الفضة<ol><li>باستخدام ميزان وزن دقيق، قم بقياس 0.0017 جم من نترات الفضة من فئة AR (AgNO3، انظر جدول المواد) وأضفه إلى 10 مل من الماء منزوع الأيونات (DI). حرك الخليطلعمل محلول AgNO 3 سعة 10-3 مول / لتر.</li>
	</ol></li>
	<li>تحضير مجمع ...

تصنيع الركيزة المرنة للكشف عن SERS من R6G والثيرام

<ol>
	<li>Zheng, F., Ke, W., Shi, L., Liu, H., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+Au-Ag+janus+nanoparticle+engineered+ratiometric+surface-enhanced+Raman+scattering+aptasensor+for+ochratoxin+A+detection.">Plasmonic Au-Ag janus nanoparticle engineered ratiometric surface-enhanced Raman scattering aptasensor for ochratoxin A detection.</a> Analytical Chemistry. 91 (18), 11812-11820 (2019).</li><li>Zhou, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size-tunable+gold+aerogels:+a+durable+and+misfocus-tolerant+3D+substrate+for+multiplex+SERS+detection.">Size-tunable gold aerogels: a durable and misfocus-tolerant 3D substrate for multiplex SERS detection.</a> Advanced Optical Materials. 9 (17), 2100352 (2021).</li><li>Fan, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+oxide+and+shape-controlled+silver+nanoparticle+hybrids+for+ultrasensitive+single-particle+surface-enhanced+Raman+scattering+(SERS)+sensing.">Graphene oxide and shape-controlled silver nanoparticle hybrids for ultrasensitive single-particle surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensing.</a> Nanoscale. 6 (9), 4843-4851 (2014).</li><li>Xu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene-veiled+gold+substrate+for+surface-enhanced+Raman+spectroscopy.">Graphene-veiled gold substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy.</a> Advanced Materials. 25 (6), 928-933 (2013).</li><li>Li, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene-coated+Si+nanowires+as+substrates+for+surface-enhanced+Raman+scattering.">Graphene-coated Si nanowires as substrates for surface-enhanced Raman scattering.</a> Applied Surface Science. 541, 0169-4332 (2021).</li><li>Chin, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+sensitivity+enhancement+of+multi-shaped+silver-nanoparticle-decorated+hydrophilic+PVDF-based+SERS+substrates+using+solvating+pretreatment.">High sensitivity enhancement of multi-shaped silver-nanoparticle-decorated hydrophilic PVDF-based SERS substrates using solvating pretreatment.</a> Sensors and Actuators: B. Chemistry. 347, 130614 (2021).</li><li>Volpe, G., Noack, M., Acimovic, S. S., Reinhardt, C., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-field+mapping+of+plasmonic+antennas+by+multiphoton+absorption+in+poly(methyl+methacrylate).">Near-field mapping of plasmonic antennas by multiphoton absorption in poly(methyl methacrylate).</a> Nano Letters. 12 (9), 4864-4868 (2012).</li><li>Novikov, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractal+shaped+periodic+metal+nanostructures+atop+dielectric-metal+substrates+for+SERS+applications.">Fractal shaped periodic metal nanostructures atop dielectric-metal substrates for SERS applications.</a> ACS Photonics. 7 (7), 1708-1715 (2020).</li><li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=300+mm+wafer-level,+ultra-dense+arrays+of+Au-capped+nanopillars+with+sub-10+nm+gaps+as+reliable+SERS+substrates.">300 mm wafer-level, ultra-dense arrays of Au-capped nanopillars with sub-10 nm gaps as reliable SERS substrates.</a> Nanoscale. 6 (21), 12391-12396 (2014).</li><li>Mecker, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+melamine+detection+in+multiple+sample+matrices+with+a+portable+Raman+instrument+using+surface-enhanced+Raman+spectroscopy-active+gold+nanoparticles.">Selective melamine detection in multiple sample matrices with a portable Raman instrument using surface-enhanced Raman spectroscopy-active gold nanoparticles.</a> Analytica Chimica Acta. 733, 48-55 (2012).</li><li>Shao, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PLLA+nanofibrous+paper-based+plasmonic+substrate+with+tailored+hydrophilicity+for+focusing+SERS+detection.">PLLA nanofibrous paper-based plasmonic substrate with tailored hydrophilicity for focusing SERS detection.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 7, 5391-5399 (2015).</li><li>Chen, Y. M., Ge, F. Y., Guang, S. Y., Cai, Z. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+and+large-scale+flexible+SERS-cotton+fabric+as+a+wipe+substrate+for+surface+trace+analysis.">Low-cost and large-scale flexible SERS-cotton fabric as a wipe substrate for surface trace analysis.</a> Applied Surface Science. 436, 111-116 (2018).</li><li>Yang, L., Zhen, S. J., Li, Y. F., Huang, C. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+nanoparticles+deposited+on+graphene+oxide+for+ultrasensitive+surface-enhanced+Raman+scattering+immunoassay+of+cancer+biomarker.">Silver nanoparticles deposited on graphene oxide for ultrasensitive surface-enhanced Raman scattering immunoassay of cancer biomarker.</a> Nanoscale. 10, 11942-11947 (2018).</li><li>Creedon, N. C., Lovera, P., Furey, A., O'Riordan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent+polymer-based+SERS+substrates+templated+by+a+soda+can.">Transparent polymer-based SERS substrates templated by a soda can.</a> Sensors and Actuators, B. 259, 64-74 (2018).</li><li>Shiohara, A., Langer, J., Polavarapu, L., Marzan, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solution+processed+polydimethylsiloxane/gold+nanostar+flexible+substrates+for+plasmonic+sensing.">Solution processed polydimethylsiloxane/gold nanostar flexible substrates for plasmonic sensing.</a> Nanoscale. 6, 9817-9823 (2014).</li><li>Guo, H. Y., Jiang, D., Li, H. B., Xu, S. P., Xu, W. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+efficient+construction+of+silver+nanosphere+dimers+on+poly+(dimethylsiloxane)+sheets+for+surface-enhanced+Raman+scattering.">Highly efficient construction of silver nanosphere dimers on poly (dimethylsiloxane) sheets for surface-enhanced Raman scattering.</a> Journal of Physical Chemistry C. 117, 564-570 (2013).</li><li>Park, S., Lee, J., Ku, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent+and+flexible+surface-enhanced+Raman+scattering+(SERS)+sensors+based+on+gold+nanostar+arrays+embedded+in+silicon+rubber+film.">Transparent and flexible surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensors based on gold nanostar arrays embedded in silicon rubber film.</a> ACS Applied Materials Interfaces. 9, 44088-44095 (2017).</li><li>Li, L. M., Chin, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+fabrication+of+a+flexible+and+transparent+Ag+nanocubes@+PDMS+film+as+a+SERS+substrate+with+high+performance.">Rapid fabrication of a flexible and transparent Ag nanocubes@ PDMS film as a SERS substrate with high performance.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 12 (33), 37538-37548 (2020).</li><li>Yang, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+detection+using+two-dimensional+shell-isolated+nanoparticle+film.">Quantitative detection using two-dimensional shell-isolated nanoparticle film.</a> Journal of Raman Spectroscopy. 48, 919-924 (2017).</li><li>Fortuni, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+synthesis+of+Au-shelled+Ag+nanoparticles+on+PDMS+for+flexible,+long-life,+and+broad+spectrum-sensitive+SERS+substrates.">In situ synthesis of Au-shelled Ag nanoparticles on PDMS for flexible, long-life, and broad spectrum-sensitive SERS substrates.</a> Chemical Communications. 53 (82), 11298-11301 (2017).</li><li>Wu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+oxide+scroll+meshes+prepared+by+molecular+combing+for+transparent+and+flexible+electrodes.">Graphene oxide scroll meshes prepared by molecular combing for transparent and flexible electrodes.</a> Advanced Materials Technologies. 2 (2), 1600231 (2017).</li><li>Li, Z. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+nanowire-templated+molecular+nanopatterning+and+nanoparticle+assembly+for+surface-enhanced+Raman+scattering.">Silver nanowire-templated molecular nanopatterning and nanoparticle assembly for surface-enhanced Raman scattering.</a> Chemistry-A European Journal. 25 (45), 10561-10565 (2019).</li><li>Zhan, H. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfer+printing+for+preparing+nanostructured+PDMS+film+as+flexible+SERS+active+substrate.">Transfer printing for preparing nanostructured PDMS film as flexible SERS active substrate.</a> Composites Part B: Engineering. 84, 222-227 (2016).</li><li>West, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Searching+for+better+plasmonic+materials.">Searching for better plasmonic materials.</a> Laser &amp; Photonics Reviews. 4, 795-808 (2010).</li><li>Anastassiades, M., Lehotay, S. J., &#352;tajnbaher, d., Schenck, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+and+easy+multiresidue+method+employing+acetonitrile+extraction/partitioning+and+&amp;#34;dispersive+solid-phase+extraction&amp;#34;+for+the+determination+of+pesticide+residues+in+produce.">Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and &amp;#34;dispersive solid-phase extraction&amp;#34; for the determination of pesticide residues in produce.</a> Journal of AOAC International. 86 (2), 412-431 (2003).</li><li>Zhu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+green+chemistry+synthesis+of+Ag+nanoparticles+and+their+concentrated+distribution+on+PDMS+elastomer+film+for+more+sensitive+SERS+detection.">A green chemistry synthesis of Ag nanoparticles and their concentrated distribution on PDMS elastomer film for more sensitive SERS detection.</a> , (2017).</li><li>Damalas, C. A., Eleftherohorinos, I. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pesticide+exposure,+safety+issues,+and+risk+assessment+indicators.">Pesticide exposure, safety issues, and risk assessment indicators.</a> International Journal of Environmental Research and Public Health. 8 (5), 1402-1419 (2011).</li><li>Zannotti, M., Rossi, A., Giovannetti, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SERS+activity+of+silver+nanosphere,+triangular+nanoplates,+hexagonal+nanoplates+and+quasi-spherical+nanoparticles:+effect+of+shape+and+morphology.">SERS activity of silver nanosphere, triangular nanoplates, hexagonal nanoplates and quasi-spherical nanoparticles: effect of shape and morphology.</a> Coatings. 10, 288 (2020).</li><li>Zhu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+fabrication+of+ultrasensitive+and+uniform+surface-enhanced+Raman+scattering+substrates+for+the+trace+detection+of+pesticides.">Large-scale fabrication of ultrasensitive and uniform surface-enhanced Raman scattering substrates for the trace detection of pesticides.</a> Nanomaterials. 8 (7), 520 (2018).</li><li>Lu, H., Zhu, L., Zhang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixing+assisted+&amp;#34;hot+spots&amp;#34;+occupying+SERS+strategy+for+highly+sensitive+in+situ+study.">Mixing assisted &amp;#34;hot spots&amp;#34; occupying SERS strategy for highly sensitive in situ study.</a> Analytical Chemistry. 90 (7), 4535-4543 (2018).</li><li>Mao, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+surface-enhanced+Raman+scattering+sensors+based+on+nanopillar+forests+realized+by+an+oxygen-plasma-stripping-of-photoresist+technique.">Microfluidic surface-enhanced Raman scattering sensors based on nanopillar forests realized by an oxygen-plasma-stripping-of-photoresist technique.</a> Small. 10 (1), 127-134 (2014).</li><li>Zhang, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+and+sharp+triangular+silver+nanoplates+synthesized+utilizing+tiny+triangular+nuclei+and+their+excellent+SERS+activity+for+selective+detection+of+Thiram+residue+in+soil.">Small and sharp triangular silver nanoplates synthesized utilizing tiny triangular nuclei and their excellent SERS activity for selective detection of Thiram residue in soil.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 9, 17387-17398 (2017).</li><li>Zhu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+dithiocarbamate+pesticides+with+a+spongelike+surface-enhanced+raman+scattering+substrate+made+of+reduced+graphene+oxide-wrapped+silver+nanocubes.">Detection of dithiocarbamate pesticides with a spongelike surface-enhanced raman scattering substrate made of reduced graphene oxide-wrapped silver nanocubes.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 9, 39618-39625 (2017).</li><li>Zhu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+sensitive+and+label-free+determination+of+thiram+residue+using+surface-enhanced+Raman+spectroscopy+(SERS)+coupled+with+paper-based+microfluidics.">Highly sensitive and label-free determination of thiram residue using surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) coupled with paper-based microfluidics.</a> Analytical Methods. 9, 6186-6193 (2017).</li><li>Yu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold-nanorod-coated+capillaries+for+the+SERS-based+detection+of+Thiram.">Gold-nanorod-coated capillaries for the SERS-based detection of Thiram.</a> ACS Applied Nano Materials. 2 (1), 598-606 (2019).</li><li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+and+non-invasive+surface-enhanced+Raman+spectroscopy+(SERS)+detection+of+chlorpyrifos+in+fruits+using+disposable+paper-based+substrates+charged+with+gold+nanoparticle/halloysite+nanotube+composites.">Rapid and non-invasive surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) detection of chlorpyrifos in fruits using disposable paper-based substrates charged with gold nanoparticle/halloysite nanotube composites.</a> Mikrochim Acta. 189, 189-197 (2022).</li><li>Lee, C. H., Tian, L., Singamaneni, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paper-based+SERS+swab+for+rapid+trace+detection+on+real-world+surfaces.">Paper-based SERS swab for rapid trace detection on real-world surfaces.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 2, 3429-3435 (2010).</li><li>Cheng, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug+preconcentration+and+direct+quantification+in+biofluids+using+3D-printed+paper+cartridge.">Drug preconcentration and direct quantification in biofluids using 3D-printed paper cartridge.</a> Biosensors and Bioelectronics. 189, 113266-113277 (2021).</li></ol>

في هذه الدراسة ، تم إدخال ركيزة SERS مرنة ، والتي ربطت AgNPs ب PDMS من خلال التعديل الكيميائي وحققت أداء ممتازا. أثناء تخليق الجسيمات ، وتحديدا في تخليق مركب الأمونيا الفضية (الخطوة 1.2) ، يلعب لون المحلول دورا حاسما. يمكن أن تؤثر إضافة الكثير من ماء الأمونيا بالتنقيط سلبا على جودة تخليق AgNPs ، مما قد ...

يوفر تشتت رامان المعزز بالسطح (SERS) ، كنوع من تشتت رامان ، مزايا الحساسية العالية وظروف الكشف اللطيفة ، ويمكنه حتى تحقيق اكتشاف جزيء واحد1،2،3،4. عادة ما تستخدم الهياكل النانوية المعدنية ، مثل الذهب والفضة ، كركائز SERS لتمكين اكتشاف المواد 5,6. يلعب تحسين الاقتران الكهرومغناطيسي على الأسطح ذات البنية النانوية دورا مهما في تطبيقات SERS. يمكن أن تتجمع الهياكل النانوية المعدنية ذات الأحجام والأشكال والمسافات بين الجسيمات والتركيبات المختلفة لإنشاء العديد من "النقاط الساخنة" التي تولد مجالات كهرومغناطيسية مكثفة بسبب رنين البلازمون السطحي الموضعي 7,8. طورت العديد من الدراسات جسيمات نانوية معدنية ذات أشكال مختلفة كركائز SERS ، مما يدل على فعاليتها في تحقيق تعزيز SERS 9,10.
تجد ركائز SERS المرنة تطبيقات واسعة ، مع هياكل نانوية قادرة على إنتاج تأثيرات SERS المودعة على ركائز مرنة لتسهيل الكشف المباشر على الأسطح المنحنية. تستخدم ركائز SERS المرنة للكشف عن التحليلات وجمعها على الأسطح غير المنتظمة أو غير المستوية أو المنحنية. تشمل ركائز SERS المرنة الشائعة الألياف وأغشية البوليمر وأغشية أكسيد الجرافين11،12،13،14. من بينها ، polydimethylsiloxane (PDMS) هي واحدة من أكثر مواد البوليمر استخداما وتوفر مزايا مثل الشفافية العالية وقوة الشد العالية والاستقرار الكيميائي وعدم السمية والالتصاق15،16،17. يحتوي PDMS على مقطع عرضي منخفض لرامان ، مما يجعل تأثيره على إشارة رامان ضئيلا18. نظرا لأن البوليمر المسبق PDMS في صورة سائلة ، يمكن معالجته بالحرارة أو الضوء ، مما يوفر درجة عالية من التحكم والراحة. ركائز SERS القائمة على PDMS هي ركائز SERS مرنة شائعة نسبيا ، وقد تم استخدامها في الدراسات السابقة لتضمين جسيمات نانوية معدنية مختلفة للكشف عن المواد الكيميائية الحيوية المختلفة بأداء مثالي19,20.
في إعداد ركائز SERS ، يعد تصنيع هياكل nanogap أمرا بالغ الأهمية. توفر تقنية الترسيب المادي مزايا مثل قابلية التوسع العالية والتوحيد وقابلية التكرار ولكنها تتطلب عادة ظروف فراغ جيدة ومعدات متخصصة ، مما يحد من تطبيقاتها العملية21. بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال تصنيع الهياكل النانوية على مقياس قليل النانومتر يمثل تحديا مع تقنيات الترسيب التقليدية22. وبالتالي ، يمكن امتصاص الجسيمات النانوية التي يتم تصنيعها من خلال الطرق الكيميائية على أغشية شفافة مرنة من خلال تفاعلات مختلفة ، مما يسهل التجميع الذاتي للهياكل المعدنية على المستوى النانوي. لضمان الامتزاز الناجح ، يمكن ضبط التفاعلات عن طريق تعديل سطح الفيلم فيزيائيا أو كيميائيا لتغيير سطحهالمحبة للماء 23. تظهر جسيمات الفضة النانوية ، مقارنة بجسيمات الذهب النانوية ، أداء أفضل ل SERS ، لكن عدم استقرارها ، وخاصة قابليتها للأكسدة في الهواء ، يؤدي إلى انخفاض سريع في عامل تعزيز SERS (EF) ، مما يؤثر على أداء الركيزة24. وبالتالي ، من الضروري تطوير طريقة جسيمات مستقرة.
حظي وجود بقايا مبيدات الآفات باهتمام كبير ، مما خلق حاجة ملحة لطرق قوية قادرة على الكشف السريع وتحديد فئات مختلفة من المواد الكيميائية الخطرة في الأغذية في الحقل25,26. توفر ركائز SERS المرنة مزايا فريدة في التطبيقات العملية ، لا سيما في مجال سلامة الأغذية. تقدم هذه المقالة طريقة لإعداد ركيزة SERS مرنة عن طريق ربط جسيمات الفضة النانوية المطلية بالجلوكوز (AgNPs) على ركيزة PDMS (الشكل 1). يحمي وجود الجلوكوز AgNPs ، مما يخفف من أكسدة الفضة في الهواء. تظهر الركيزة أداء كشفا ممتازا ، قادرا على اكتشاف Rhodamine 6G (R6G) منخفضة تصل إلى 10-10 M ومبيد الآفات Thiram منخفض يصل إلى 10-8 M ، مع توحيد جيد. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام الركيزة المرنة للكشف من خلال الترابط وأخذ العينات ، مع العديد من سيناريوهات التطبيق المحتملة.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ammonia (NH3.H2O, 25%)</td>
			<td>Beijing Chemical Works</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>APTES (98%)</td>
			<td>Beyotime</td>
			<td>ST1087</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD-20AC Laboratory Chrona Treater</td>
			<td>Electro-Technic Products Inc.</td>
			<td>12051A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-glucose</td>
			<td>Beijing Chemical Works</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Environmental Scanning electron microscope (ESEM)</td>
			<td>FEI</td>
			<td>QUANTA 250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raman microscope</td>
			<td>Horiba JY</td>
			<td>LabRAM HR Evolution</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rhodamine 6G</td>
			<td>Beijing Chemical Works</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone Elastomer Base and Silicone Elastomer Curing Agent</td>
			<td>Dow Corning Corporation</td>
			<td>SYLGARD 184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver nitrate</td>
			<td>Beijing Chemical Works</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thiram (C6H12N2S2, 99.9%)</td>
			<td>Beijing Chemical Works</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of polydimethylsiloxane (pdms)-based flexible surface-enhanced raman scattering (sers) substrate for ultrasensitive detection

تقدم هذه المقالة طريقة تصنيع لركيزة مرنة مصممة لتشتت رامان المعزز بالسطح (SERS). تم تصنيع جسيمات الفضة النانوية (AgNPs) من خلال تفاعل معقد يتضمن نترات الفضة (AgNO3) والأمونيا ، يليه الاختزال باستخدام الجلوكوز. أظهرت AgNPs الناتجة توزيعا موحدا للحجم يتراوح من 20 نانومتر إلى 50 نانومتر. بعد ذلك ، تم استخدام 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES) لتعديل ركيزة PDMS التي تمت معالجتها سطحيا ببلازما الأكسجين. سهلت هذه العملية التجميع الذاتي ل AgNPs على الركيزة. أدى التقييم المنهجي لتأثير الظروف التجريبية المختلفة على أداء الركيزة إلى تطوير ركيزة SERS ذات الأداء الممتاز والعامل المحسن (EF). باستخدام هذه الركيزة ، تم تحقيق حدود اكتشاف رائعة من 10-10 م ل R6G (Rhodamine 6G) و 10-8 م ل Thiram. تم استخدام الركيزة بنجاح للكشف عن بقايا المبيدات على التفاح ، مما أدى إلى نتائج مرضية للغاية. توضح ركيزة SERS المرنة إمكانات كبيرة لتطبيقات العالم الحقيقي ، بما في ذلك الكشف في السيناريوهات المعقدة.

Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS), as a type of Raman scattering, offers the advantages of high sensitivity and gentle detection conditions, and can even achieve single molecule detection1,2,3,4. Metal nanostructures, such as gold and silver, are typically used as SERS substrates to enable substance detection5,6. Electromagnetic coupling enhancement on nanostructured surfaces plays a significant role in SERS applications. Metallic nanostructures with varying sizes, shapes, interparticle distances, and compositions can aggregate to create numerous &#34;hotspots&#34; generating intense electromagnetic fields due to localized surface plasmon resonances7,8. Many studies have developed metal nanoparticles with different morphologies as SERS substrates, demonstrating their effectiveness in achieving SERS enhancement9,10.
Flexible SERS substrates find wide applications, with nanostructures capable of producing SERS effects deposited on flexible substrates to facilitate direct detection on curved surfaces. Flexible SERS substrates are employed for detecting and collecting analytes on irregular, non-planar, or curved surfaces. Common flexible SERS substrates include fibers, polymer films, and graphene oxide films11,12,13,14. Among them, polydimethylsiloxane (PDMS) is one of the most widely used polymer materials and offers advantages such as high transparency, high tensile strength, chemical stability, non-toxicity, and adhesion15,16,17. PDMS has a low Raman cross-section, making its impact on the Raman signal negligible18. Since the PDMS prepolymer is in liquid form, it can be cured by heat or light, providing a high degree of controllability and convenience. PDMS-based SERS substrates are relatively common flexible SERS substrates, having been used in previous studies to embed various metal nanoparticles for detecting different biochemical substances with exemplary performance19,20.
In the preparation of SERS substrates, the fabrication of nanogap structures is crucial. Physical deposition technology offers advantages like high scalability, uniformity, and reproducibility but typically requires good vacuum conditions and specialized equipment, limiting its practical applications21. Additionally, fabricating nanostructures at the few-nanometer scale remains challenging with conventional deposition techniques22. Consequently, nanoparticles synthesized through chemical methods can be adsorbed onto flexible transparent films through various interactions, facilitating the self-assembly of metallic structures at the nanoscale. To ensure successful adsorption, interactions can be adjusted by physically or chemically modifying the film surface to alter its surface hydrophilicity23. Silver nanoparticles, compared to gold nanoparticles, exhibit better SERS performance, but their instability, particularly their susceptibility to oxidation in air, results in a rapid decrease in the SERS Enhancement Factor (EF), affecting substrate performance24. Hence, it is essential to develop a stable particle method.
The presence of pesticide residues has garnered significant attention, creating a pressing need for robust methods capable of rapidly detecting and identifying various classes of hazardous chemicals in food in the field25,26. Flexible SERS substrates offer unique advantages in practical applications, particularly in the realm of food safety. This article introduces a method for preparing a flexible SERS substrate by bonding synthesized glucose-coated silver nanoparticles (AgNPs) onto a PDMS substrate (Figure 1). The presence of glucose protects the AgNPs, mitigating silver oxidation in the air. The substrate demonstrates excellent detection performance, capable of detecting Rhodamine 6G (R6G) as low as 10-10 M and pesticide Thiram as low as 10-8 M, with good uniformity. Moreover, the flexible substrate can be employed for detection through bonding and sampling, with numerous potential application scenarios.

تسليط الضوء على المؤلف: تطوير وتطبيق ركائز SERS المرنة باستخدام AgNPs المركبة 

تصنيع ركيزة تشتت رامان المرنة المعززة بالسطح (SERS) القائمة على البولي ديميثيل سيلوكسان (PDMS) للكشف عن الحساسية الفائقة

This protocol describes preparing SERS flexible substrates, applying them to actual detection scenarios. The SERS flexible substrate offered by this protocol is environmental friendly and achieves good detection performance. The silver nanoparticles can be synthesized easily by simple vessels, and do not require complicated experimental conditions and environment.In our laboratory, we plan to focus on researching the silver nanoparticles synthesized through the vessel used in this study. We'll explore methods to enhance their SERS detection capabilities, and leverage their unique properties and characteristics to design better performing SERS detection substrates.

في هذه الدراسة ، تم تطوير ركيزة SERS مرنة تتكون من AgNPs الاصطناعية ملفوفة في الجلوكوز ومجمعة ذاتيا على PDMS باستخدام APTES ، مما يحقق أداء كشفا ممتازا لتطبيقات الكشف العملي عن المبيدات. تم الوصول إلى حدود الكشف عن R6G و Thiram عند 10-10 M و 10-8 M ، على التوالي ، مع عامل تحسين (EF) من 1 × 10 5. علاو...

Watch this Scientific Journal Video about Development and Application of SERS Flexible Substrates Using Synthesized AgNPs at JoVE.com

يصف هذا البروتوكول طريقة تصنيع لركيزة مرنة لتشتت رامان المعزز بالسطح. تم استخدام هذه الطريقة في الكشف الناجح عن التركيزات المنخفضة من R6G و Thiram.

This article presents a fabrication method for a flexible substrate designed for Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS). Silver nanoparticles (AgNPs) ...

يصف هذا البروتوكول إعداد ركائز SERS المرنة ، وتطبيقها على سيناريوهات الكشف الفعلية. الركيزة المرنة SERS التي يوفرها هذا البروتوكول صديقة للبيئة وتحقق أداء كشفا جيدا. يمكن تصنيع جسيمات الفضة النانوية بسهولة بواسطة أوعية بسيطة ، ولا تتطلب ظروفا وبيئة تجريبية معقدة.في مختبرنا ، نخطط للتركيز على البحث في جسيمات الفضة النانوية التي تم تصنيعها من خلال الوعاء المستخدم في هذه الدراسة. سنستكشف طرقا لتعزيز قدرات الكشف عن SERS الخاصة بهم ، والاستفادة من خصائصها وخصائصها الفريدة لتصميم ركائز اكتشاف SERS ذات الأداء الأفضل.

fabrication-polydimethylsiloxane-pdms-based-flexible-surface-enhanced

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of polydimethylsiloxane (PDMS)-Based Flexible Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) Substrate for Ultrasensitive Detection

This article presents a fabrication method for a flexible substrate designed for Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS). Silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized through a complexation reaction involving silver nitrate (AgNO3) and ammonia, followed by reduction using glucose. The resulting AgNPs exhibited a uniform size distribution ranging from 20 nm to 50 nm. Subsequently, 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES) was employed to modify a PDMS substrate that had been surface-treated with oxygen plasma. This process facilitated the self-assembly of AgNPs onto the substrate. A systematic evaluation of the impact of various experimental conditions on substrate performance led to the development of a SERS substrate with excellent performance and an Enhanced Factor (EF). Utilizing this substrate, impressive detection limits of 10-10 M for R6G (Rhodamine 6G) and 10-8 M for Thiram were achieved. The substrate was successfully employed for detecting pesticide residues on apples, yielding highly satisfactory results. The flexible SERS substrate demonstrates great potential for real-world applications, including detection in complex scenarios.

This protocol describes a fabrication method for a flexible substrate for surface-enhanced Raman scattering. This method has been used in the successful detection of low concentrations of R6G and Thiram.

Synthesis of Silver Nanoparticles and Preparation of Flexible SERS Detection Substrate

To prepare silver nitrate solution, measure 0.0017 grams of AR grade silver nitrate on a weighing balance. Add the weighed powder to 10 milliliters of deionized water and stir the mixture. Draw one milliliter of AR grade ammonia water using a syringe and add it to the silver nitrate solution while stirring, until the solution becomes clear.To prepare 0.2 molar glucose solution, weigh 0.36 grams of glucose powder and add it to 10 milliliters of deionized water. Stir the mixture thoroughly. Next, using a pipette gun, add 30 microliters of the silver ammonia complex into the glucose solution at 30 minute intervals.To synthesize yellow colored silver nanoparticles. To synthesize the PDMS substrate, take five grams of PDMS A solution and add B solution into it, at a ratio of one to 10. Stir the mixture thoroughly.Transfer the mixed PDMS into a square Petri dish and bake it in an 80 degree Celsius oven for two hours. Once cured, use a scalpel to cut the PDMS along the dark grid of the dish, creating small cubes. Next, move the handheld plasma processor back and forth over the PDMS piece for surface plasma treatment.For APTES modification, immerse the surface modified PDMS pieces into 10%APTES solution for 10 hours. Finally, immerse the PDMS substrate into the silver nanoparticle solution for 10 hours. ESEM images showed uniformity in synthesized nanoparticles with diameters between 20 and 50 nanometers.The Surface-Enhanced Raman Scattering signals for fabricated PDMS substrates displayed excellent detection capability, reaching a limit of 10 to the negative 10th molar for R6G with notable enhancement effect. The substrate also showed Thiram detection with clear characteristic peaks, up to 10 to the minus eighth molar. The paste and peel method on the apple surface show the detection of Thiram up to 10 to the minus seventh molar, indicating the effectiveness of the substrate for identifying pesticide residues on fruit surfaces.