2022-04-19

Чрезвычайно чувствительные наносенсоры могут обнаруживать очень малое количество молекул

Исследователи из Утрехта разработали датчик нового типа, который примерно в 500 раз меньше ширины человеческого волоса и обладает беспрецедентной способностью обнаруживать чрезвычайно малые количества молекул. Эти датчики можно использовать для обнаружения и идентификации следовых количеств таких веществ, как химические загрязнители или молекулы, важные в медицине.

Покрытые диоксидом кремния супрачастицы AuNR как настраиваемая платформа для обнаружения: расстояние между частицами, массо- и теплоперенос и плазмонные свойства можно настраивать с помощью свойств отдельных строительных блоков Au@SiO 2 NR. Авторы и права: Передовые функциональные материалы (2022 г.). DOI: 10.1002/adfm.202200148

Датчики используют комбинационное рассеяние, явление, которое дает такие уникальные сигналы для разных молекул, что его часто называют «молекулярным отпечатком пальца». В своей публикации в Advanced Functional Materials исследователи представляют подготовку и использование этих крошечных датчиков.

Ведущий исследователь профессор Альфонс ван Блаадерен объясняет, что их «конструкция основана на сборке золотых наностержней, которые усиливают комбинационное рассеяние молекул, расположенных близко к их кончикам, в десятки тысяч раз, в более крупный сферический кластер, в котором сигналы комбинационного рассеяния еще дальше. Важным шагом в подготовке было сначала обернуть каждый золотой наностержень его собственным защитным пористым покрытием. Контролируя толщину и пористость этого покрытия, мы смогли контролировать, насколько плотно наностержни могут быть упакованы вместе, и насколько легко или молекулам трудно проникнуть в датчик».

Маленькие капли воды

Объединение стержней с покрытием в нанодатчик было ключевой целью для ведущих авторов Джесси ван дер Хувен и Харита Гурунараянана. Ван дер Хувен объясняет, что они «хотели контролируемо сформировать сферический кластер из этих стержней, где так называемые «горячие точки» для комбинационного рассеяния будут перекрываться и еще больше усиливать сигналы комбинационного рассеяния. Для этого мы поместили стержни в маленькие капли воды. Медленно испаряя воду, наностержни были вынуждены собираться вместе в сферическую сборку».

Используя этот подход, исследователи смогли подготовить целый ряд наносенсоров различной структуры. Гурунараянан добавляет, что они «были взволнованы, увидев, что эти сборки наностержней были не только красивыми структурами, но и очень хорошо обнаруживали очень небольшие количества молекул, лучше, чем предыдущие сборки золотых наностержней».

Из-за возможностей анализа комбинационного рассеяния «отпечатков пальцев» эти супрачастицы — частицы, построенные из наночастиц — подходят для многих приложений, начиная от исследования химических механизмов в катализе и заканчивая обнаружением следовых количеств химических загрязнителей и молекул, важных в биологии или медицине. Важно отметить, что портативное оборудование для комбинационного рассеяния, которое относительно дорого, уже доступно.

Хотя реализованные чувствительные сверхчастицы превзошли по своим характеристикам рамановские чувствительные структуры золотых наностержней, о которых сообщалось ранее, также интересно, что есть еще много возможностей для важных улучшений в этой первоначальной конструкции. Многие идеи уже изучаются для дальнейшей оптимизации чувствительности и функциональности этих сборок. У этих супрачастичных сенсоров комбинационного рассеяния в прямом и переносном смысле большое будущее.



PhysReal • Физическая реальность

Администрация не несет ответственности за достоверность информации, опубликованной в рекламных объявлениях. Материалы, опубликованные в блогах, отражают позиции их авторов, которые могут не совпадать с мнением редакции. Использование публикаций сайта разрешается при наличии прямой ссылки на PhysReal.
Контактный E-mail:

Telegram: https://t.me/physreal
ВКонтакте: https://vk.com/physreal
RSS (XML): Новости физики

Copyright © 2022 Development by Programilla.com