29/10/2014 - Sie entwickeln eine kostengünstige und effiziente Methode, die eine hochempfindliche chemische Analysetechnik verbessert

Menéame

Die Zeitschrift Today-Material Er hat sein Cover mitgenommen. eine Arbeit eines Forscherteams des ZIQUS, die es geschafft hat, eine neue Methode zur Verbesserung der Probleme zu entwickeln, mit denen derzeit eine leistungsstarke hochempfindliche chemische Analysetechnik, die als Spektroskopie Raman durch Oberfläche verstärkt (SERS, auf Englisch). Die Ergebnisse dieser Forschung werden eine erhebliche Senkung der Produktionskosten sowie eine Korrektur des Problems der Reproduzierbarkeit der bisher mit dieser Technik verbundenen Ergebnisse ermöglichen.

Außerdem haben die experimentellen Ergebnisse mit neuen Aluminium-Substraten gezeigt, dass die Funktionsweise dieser Systeme ist nicht nur vergleichbar, sondern oft auch höher, die durch die derzeit auf dem Markt erhältlichen teuren kommerziellen Substrate gewonnen wird. Im Gegensatz zu denen, die aus Edelmetallen (Gold, Silber... usw.) hergestellt sind, Diese neuen Substrate sind billig und einfach zu bedienen, da sie aus Polymeren und Aluminium hergestellt sind, um das System in jedem Labor täglich zu nutzen..

El SERS ist eine sehr genaue Analysetechnik, die sogar einzelne Moleküle erkennen und identifizieren kann und hilft, die Struktur der unbekannten Moleküle zu klären. Ein wesentlicher Teil dieser Technik ist das Substrat - die kleine Oberfläche, auf der das Experiment durchgeführt wird -, denn wenn es auf seiner Oberfläche Partikel unterschiedlicher Größen und Formen hat oder einfach unordentlich, kann es Probleme mit der Reproduzierbarkeit geben (d. h., die Analyseergebnisse zu wiederholen). Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, ZIQUS Sie haben die Verwendung eines Substrats vorgeschlagen, das ein vollständig gleichmäßiges Muster an der Oberfläche aufweist, das außerdem ohne Silizium oder Lösungsmittel hergestellt wird, ohne Abfälle zu erzeugen und mit niedrigem Energieverbrauch, da es weder Wärme noch Druck benötigt.

Um dies zu erreichen, lagerten die Forscher ein Polymer, das als flüssiges Benzylteflon bekannt ist, auf ein Substrat mit der zu kopierenden Oberfläche-Patrone; dank seiner geringen Viskosität passte sich das Polymer perfekt an alle Formen an der Oberfläche an, mit einer Auflösung von bis zu 10nm. Nachdem die Substanz einige Sekunden lang UV-Licht aufgetragen hatte, wurde sie polymerisiert, was zu einer gehärteten Folie führte, die zum Entfernen bereit war. Physikalische Abscheidung von Dampf oder PVD.

Die Arbeit, die vollständig in der ZIQUS durch den Doktoranden Manuel Gómez unter der Leitung von Professor Massimo Lazzari und der Zusammenarbeit des CACTUS USC (wo Mikrofotografien und Spektren gewonnen wurden) hat zum ersten Mal gezeigt, dass es nicht nur möglich ist, Aluminium zur Herstellung von SERS-Substraten zu verwenden, sondern dass dieses Metall die Ergebnisse bei der Durchführung chemischer Analysen verbessert. Neue Substrate aus Polymeren und Aluminium erleichtern den Zugang zu einer größeren Anzahl von Laboren weltweit.

Technische Anmerkung

Die Raman Spektroskopie liefert normalerweise sehr geringe Intensität Spektren, da wenige Photonen Vorfälle zu erregen Moleküle der Substanz zu analysieren. Die SERS-Technik verstärkt das Raman-Signal in mehreren Größenbefehlen. Die Signalverstärkerung in SERS ist in erster Linie auf die Wechselwirkung des elektromagnetischen Feldes des Lichts mit den Metallen zurückzuführen, was durch Erregungen, die als Plasma- oder Plasmaresonanzen bekannt sind, zu einer enormen lokalen Konzentration des Feldes der verwendeten Laserstrahlung führt. Um diese lokalen Feldvergrößerungen zu nutzen, müssen die zu erkennenden Moleküle zusammengefügt, adsorbiert oder in jedem Fall sehr nahe an der Oberfläche des Metalls (in der Regel ca. 10nm) sein.

In dieser Arbeit schlagen Forscher vor, ein völlig regelmäßiges Muster, eine Photonenstruktur 2.5D zu verwenden. Diese Art von Strukturen werden in der Regel mit teuren und umweltschädlichen Herstellungsverfahren aus Silizium hergestellt, aber in dem hier vorgeschlagenen Fertigungsprozess wird sie von einem Top-down-Herstellungssystem zu einem Bottom-up umgestellt, wo ein Photopolymer (ein Perfluorpolyether-Derivat) verwendet wird, um die regelmäßigen Mikro- und Nanomuster durch UV-Licht-Lithographie (UV-NIL) herzustellen, eine medienschonende Technik, da es keine Abfälle produziert und der Energieverbrauch sehr niedrig ist. Die Technik ist sehr schnell und in nur wenigen Sekunden können wir die Substrate durch Kreuzung der Polymerketten strukturiert erhalten, und auch in der Lage, Strukturen unter 10nm zu reproduzieren.

Die Auswahl von Aluminium als aktives Metall ist eine weitere Neuerung dieser Arbeit, da dieses Metall aufgrund seiner schnellen Oxidation und unzureichenden Plasmawellenlänge traditionell für SERS ausgeschlossen wurde. Die experimentellen Beweise und theoretischen Berechnungen zeigen, dass das, was als Problem angesehen wurde, eher ein Vorteil ist, da die Al2O3-Passivierungsschicht so dünn ist, dass sie die Plasmonausbreitung noch ermöglicht und so hart und wasserdicht ist, dass der Oxidationsprozess gestoppt wird, sobald die Rostschicht gebildet wird. Dieses passive Phänomen würde die vorübergehende Stabilität und die Mitte dieser Substrate erklären.

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