Name: 초고감도 검출을 위한 폴리디메틸실록산(PDMS) 기반 SERS(Flexible Surface-Enhanced Raman Scattering) 기판 제작 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-11-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 3 min 33 s
Description: 배우세요 PDMS 기반 유연한 SERS 기판 제작 방법으로 은 나노입자를 간단히 합성하고 R6G 및 Thiram 같은 저농도 물질을 초고감도로 검출하는 기술을 익히세요. 이 환경 친화적 프로토콜은 다양한 검출 상황에 활용할 수 있습니다.

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이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단(보조금 번호 61974004 및 61931018)과 중국 국가 핵심 R&D 프로그램(보조금 번호 2021YFB3200100)의 지원을 받습니다. 이 연구는 전자 현미경에 대한 접근을 제공한 북경 대학의 전자 현미경 실험실을 인정합니다. 또한 이 연구는 라만 측정에 도움을 준 Ying Cui와 베이징 대학교 지구 및 우주 과학 학교에 감사드립니다.

1. 나노 입자의 합성
<ol><li>질산은 용액의 제조<ol><li>정밀 칭량 저울을 사용하여 0.0017 g의 AR 등급 질산은(AgNO3, 재료 표 참조)을 측정하고 10 mL의 탈이온수(DI)에 첨가합니다. 혼합물을 저어 10-3 mol/LAgNO3 용액을 만듭니다.</li>
	</ol></li>
	<li>은-암모니아 복합체의 제조<ol><li>AR 등급 암모니아수 1mL(NH3. H2O, 재료표 참조)를 주사기를 이용하여 교반하면서 질산은 용액에 한 방울씩 첨가한다. 용액이 명확해지면 적가 첨가를 중지합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>포도당 용액의 제조<ol><li>정밀 칭량 저울을 사용하여 AR 등급 포도당 분말 0.36g( 재료 표 참조)을 측정하고 DI 물 10mL에 첨가합니다. 혼합물을 잘 저어 0.2M 포도당 용액을 만듭니다.</li>
	</ol></li>
	<li>은 나노 입자 (AgNP)의 합성<ol><li>피펫 건을 사용하여 30분 간격으로 포도당 용액(1.3단계에서 제조)에 30μL의 은-암모니아 복합체(1.2단계에서 제조)를 추가합니다. 용액이 노랗게 변할 때까지 저어주면서 이 과정을 4-6회 반복합니다.</li>
	</ol></li>
</ol>2. 유연한 기판의 준비
<ol><li>PDMS 기판의 제조<ol><li>PDMS 기판을 합성하려면 약 5g의 PDMS A 용액을 취하고 B 용액(시판되는 키트에서 재료 표 참조)을 1:10의 비율로 추가합니다.</li>
		<li>PDMS A 및 B 용액을 저어주고 완전히 혼합합니다.</li>
		<li>혼합된 PDMS를 사각형 접시에 옮긴 다음 80°C 오븐에서 2시간 동안 굽습니다.</li>
		<li>위의 과정을 통해 경화한 후 메스를 사용하여 페트리 접시의 어두운 그리드를 따라 PDMS를 절단하여 약 1cm x 1cm 크기의 작은 PDMS 큐브를 만듭니다.</li>
	</ol></li>
	<li>표면 개질<ol><li>앞서 언급한 작은 PDMS 조각에 플라즈마 처리를 적용합니다. 휴대용 플라즈마 처리기( 재료 표 참조)를 사용하고 PDMS 표면에서 약 5-10cm 앞뒤로 움직여 표면 플라즈마 처리를 수행합니다.</li>
		<li>플라즈마 프로세서를 사용하여 표면을 수정하여 PDMS 표면에 수산기 형성을 유도하여 친수성27을 만듭니다.</li>
	</ol></li>
	<li>APTES로 수정<ol><li>10 % APTES 용액을 준비합니다 ( 재료 표 참조).</li>
		<li>2.2단계에서 얻은 표면 개질 PDMS를 APTES 용액에 담그고 10시간 동안 그대로 둡니다. 이를 통해 APTES는 PDMS 표면의 수산기와 결합할 수 있습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>AgNP의 자체 조립<ol><li>단계 2.3에서 얻은 PDMS 기판을 단계 1.4에서 합성된 AgNP 용액에 10시간 동안 담그십시오. 이를 통해 AgNP를 PDMS 기판에 자체 조립하여 최종 유연한 SERS 검출 기판을 만듭니다.</li>
	</ol></li>
</ol>

R6G 및 Thiram의 SERS 검출을 위한 유연한 기판 제작

<ol><li>Zheng, F., Ke, W., Shi, L., Liu, H., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Au-Ag+janus+nanoparticle+engineered+ratiometric+surface-enhanced+Raman+scattering+aptasensor+for+ochratoxin+A+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Size-tunable+gold+aerogels%3A+a+durable+and+misfocus-tolerant+3D+substrate+for+multiplex+SERS+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Optical+Materials%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Graphene+oxide+and+shape-controlled+silver+nanoparticle+hybrids+for+ultrasensitive+single-particle+surface-enhanced+Raman+scattering+%28SERS%29+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Graphene-veiled+gold+substrate+for+surface-enhanced+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Graphene-coated+Si+nanowires+as+substrates+for+surface-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((High+sensitivity+enhancement+of+multi-shaped+silver-nanoparticle-decorated+hydrophilic+PVDF-based+SERS+substrates+using+solvating+pretreatment%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators%3A+B.+Chemistry%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Near-field+mapping+of+plasmonic+antennas+by+multiphoton+absorption+in+poly%28methyl+methacrylate%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Fractal+shaped+periodic+metal+nanostructures+atop+dielectric-metal+substrates+for+SERS+applications%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Photonics%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((300+mm+wafer-level%2C+ultra-dense+arrays+of+Au-capped+nanopillars+with+sub-10+nm+gaps+as+reliable+SERS+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Selective+melamine+detection+in+multiple+sample+matrices+with+a+portable+Raman+instrument+using+surface-enhanced+Raman+spectroscopy-active+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Analytica+Chimica+Acta%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((PLLA+nanofibrous+paper-based+plasmonic+substrate+with+tailored+hydrophilicity+for+focusing+SERS+detection%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">PLLA nanofibrous paper-based plasmonic substrate with tailored hydrophilicity for focusing SERS detection.</a> ACS Applied Materials & 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/pubmed?term=((Low-cost+and+large-scale+flexible+SERS-cotton+fabric+as+a+wipe+substrate+for+surface+trace+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Silver+nanoparticles+deposited+on+graphene+oxide+for+ultrasensitive+surface-enhanced+Raman+scattering+immunoassay+of+cancer+biomarker%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Transparent+polymer-based+SERS+substrates+templated+by+a+soda+can%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators%2C+B%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Solution+processed+polydimethylsiloxane%2Fgold+nanostar+flexible+substrates+for+plasmonic+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Highly+efficient+construction+of+silver+nanosphere+dimers+on+poly+%28dimethylsiloxane%29+sheets+for+surface-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Transparent+and+flexible+surface-enhanced+Raman+scattering+%28SERS%29+sensors+based+on+gold+nanostar+arrays+embedded+in+silicon+rubber+film%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+Interfaces%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Rapid+fabrication+of+a+flexible+and+transparent+Ag+nanocubes%40+PDMS+film+as+a+SERS+substrate+with+high+performance%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Rapid fabrication of a flexible and transparent Ag nanocubes@ PDMS film as a SERS substrate with high performance.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (33), 37538-37548 (2020).</li>
<li>Yang, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+detection+using+two-dimensional+shell-isolated+nanoparticle+film%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Raman+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((In+situ+synthesis+of+Au-shelled+Ag+nanoparticles+on+PDMS+for+flexible%2C+long-life%2C+and+broad+spectrum-sensitive+SERS+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Graphene+oxide+scroll+meshes+prepared+by+molecular+combing+for+transparent+and+flexible+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials+Technologies%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Silver+nanowire-templated+molecular+nanopatterning+and+nanoparticle+assembly+for+surface-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry-A+European+Journal%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Transfer+printing+for+preparing+nanostructured+PDMS+film+as+flexible+SERS+active+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+B%3A+Engineering%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Searching+for+better+plasmonic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Laser+%26+Photonics+Reviews%22%5BJournal%5D)">Searching for better plasmonic materials.</a> Laser & Photonics Reviews. 4, 795-808 (2010).</li>
<li>Anastassiades, M., Lehotay, S. J., Štajnbaher, d, Schenck, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+and+easy+multiresidue+method+employing+acetonitrile+extraction%2Fpartitioning+and+%26%2334%3Bdispersive+solid-phase+extraction%26%2334%3B+for+the+determination+of+pesticide+residues+in+produce%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+AOAC+International%22%5BJournal%5D)">Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and &#34;dispersive solid-phase extraction&#34; for the determination of pesticide residues in produce.</a> Journal of AOAC International. 86 (2), 412-431 (2003).</li>
<li>A green chemistry synthesis of Ag nanoparticles and their concentrated distribution on PDMS elastomer film for more sensitive SERS detection. Zhu, J., et al. 2017 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS), , (2017).</li>
<li>Damalas, C. A., Eleftherohorinos, I. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pesticide+exposure%2C+safety+issues%2C+and+risk+assessment+indicators%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Environmental+Research+and+Public+Health%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((SERS+activity+of+silver+nanosphere%2C+triangular+nanoplates%2C+hexagonal+nanoplates+and+quasi-spherical+nanoparticles%3A+effect+of+shape+and+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22Coatings%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Large-scale+fabrication+of+ultrasensitive+and+uniform+surface-enhanced+Raman+scattering+substrates+for+the+trace+detection+of+pesticides%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Mixing+assisted+%26%2334%3Bhot+spots%26%2334%3B+occupying+SERS+strategy+for+highly+sensitive+in+situ+study%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Mixing assisted &#34;hot spots&#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/pubmed?term=((Microfluidic+surface-enhanced+Raman+scattering+sensors+based+on+nanopillar+forests+realized+by+an+oxygen-plasma-stripping-of-photoresist+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?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%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Detection+of+dithiocarbamate+pesticides+with+a+spongelike+surface-enhanced+raman+scattering+substrate+made+of+reduced+graphene+oxide-wrapped+silver+nanocubes%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Highly+sensitive+and+label-free+determination+of+thiram+residue+using+surface-enhanced+Raman+spectroscopy+%28SERS%29+coupled+with+paper-based+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Methods%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Gold-nanorod-coated+capillaries+for+the+SERS-based+detection+of+Thiram%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Nano+Materials%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Rapid+and+non-invasive+surface-enhanced+Raman+spectroscopy+%28SERS%29+detection+of+chlorpyrifos+in+fruits+using+disposable+paper-based+substrates+charged+with+gold+nanoparticle%2Fhalloysite+nanotube+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Mikrochim+Acta%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Paper-based+SERS+swab+for+rapid+trace+detection+on+real-world+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Drug+preconcentration+and+direct+quantification+in+biofluids+using+3D-printed+paper+cartridge%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Drug preconcentration and direct quantification in biofluids using 3D-printed paper cartridge.</a> Biosensors and Bioelectronics. 189, 113266-113277 (2021).</li>
</ol>

저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.

이 연구에서는 화학적 변형을 통해 AgNP를 PDMS에 결합하고 우수한 성능을 달성한 유연한 SERS 기판을 도입했습니다. 입자 합성 중, 특히 은 암모니아 복합체 합성(1.2단계)에서 용액의 색상이 중요한 역할을 합니다. 암모니아 물을 너무 많이 적하하면 AgNP의 합성 품질에 부정적인 영향을 미쳐 검출 결과가 실패할 수 있습니다. 합성 과정에서 기판 개질(2.2단계)에 주의를 기울여야 합니다. 그렇지 않으면 AgNP가 PDMS에 제대로 결합되지 않아 검출 성능이 저하될 수 있습니다.
실제 준비에서, SERS 기판의 검출 성능은 불안정성을 나타낼 수 있다(22). 이것은 물질의 용매를 변경하여 최적화할 수 있습니다. 예를 들어, 아세토니트릴을 티람의 용매로 사용하면 에탄올을 사용하는 것보다 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 또한 Thiram의 품질은 검출된 SERS 신호에 영향을 미칠 수 있으므로 검출 중 사용된 시약이 만료 기간 내...

라만 산란의 일종인 표면 강화 라만 산란(SERS)은 고감도 및 부드러운 검출 조건의 이점을 제공하며 단일 분자 검출도 달성할 수 있습니다 1,2,3,4. 금 및 은과 같은 금속 나노 구조는 일반적으로 물질 검출을 가능하게 하는 SERS 기판으로 사용됩니다 5,6. 나노 구조 표면의 전자기 결합 향상은 SERS 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 다양한 크기, 모양, 입자 간 거리 및 조성을 가진 금속 나노 구조는 국부적인 표면 플라즈몬 공명(7,8)으로 인해 강렬한 전자기장을 생성하는 수많은 "핫스팟"을 생성하기 위해 응집될 수 있습니다. 많은 연구에서 SERS 기판으로 형태가 다른 금속 나노 입자를 개발하여 SERS 향상 9,10을 달성하는 데 효과적임을 입증했습니다.
유연한 SERS 기판은 곡선 표면에서 직접 감지를 용이하게 하기 위해 유연한 기판에 증착된 SERS 효과를 생성할 수 있는 나노 구조를 사용하여 광범위한 응용 분야를 찾습니다. 유연한 SERS 기판은 불규칙하거나, 비평면이거나, 곡면에 있는 표면에서 분석물을 검출하고 수집하는 데 사용됩니다. 일반적인 연성 SERS 기판에는 섬유, 폴리머 필름 및 그래핀 산화막 11,12,13,14가 포함됩니다. 그 중 폴리디메틸실록산(PDMS)은 가장 널리 사용되는 고분자 재료 중 하나이며 높은 투명도, 높은 인장 강도, 화학적 안정성, 무독성 및 접착력15,16,17과 같은 이점을 제공합니다. PDMS는 라만 단면적이 낮아 라만 신호에 미치는 영향은 무시할 수 있다18. PDMS 프리폴리머는 액체 형태이기 때문에 열이나 빛에 의해 경화될 수 있어 높은 수준의 제어성과 편의성을 제공합니다. PDMS-기반 SERS 기판은 비교적 일반적인 유연한 SERS 기판으로서, 예시적인 성능(19,20)을 갖는 상이한 생화학적 물질을 검출하기 위해 다양한 금속 나노입자를 내장하기 위해 이전 연구에서 사용되어 왔다.
SERS 기판을 준비할 때 나노갭 구조의 제작이 중요합니다. 물리적 증착 기술은 높은 확장성, 균일성 및 재현성과 같은 이점을 제공하지만 일반적으로 우수한 진공 조건과 특수 장비가 필요하므로 실제 적용이 제한됩니다21. 또한, 수 나노미터 규모의 나노 구조를 제작하는 것은 기존의 증착 기술로는 여전히 어려운 과제로 남아있다 22. 결과적으로, 화학적 방법을 통해 합성된 나노 입자는 다양한 상호작용을 통해 유연한 투명 필름에 흡착될 수 있으며, 나노 스케일에서 금속 구조의 자체 조립을 용이하게 할 수 있습니다. 성공적인 흡착을 보장하기 위해, 상호 작용은 그 표면 친수성을 변경하기 위해 필름 표면을 물리적 또는 화학적으로 변형시킴으로써 조정될 수 있다(23). 은 나노 입자는 금 나노 입자에 비해 더 나은 SERS 성능을 나타내지 만 불안정성, 특히 공기 중 산화에 대한 민감성으로 인해 SERS 향상 인자 (EF)가 급격히 감소하여 기판 성능에 영향을 미친다24. 따라서 안정적인 입자 방법을 개발하는 것이 필수적입니다.
살충제 잔류물의 존재는 상당한 주목을 받아왔으며, 현장에서 식품에서 다양한 등급의 유해 화학물질을 신속하게 검출하고 식별할 수 있는 강력한 방법에 대한 긴급한 필요성을 야기하고 있다25,26. 유연한 SERS 기판은 실제 응용 분야, 특히 식품 안전 분야에서 고유한 이점을 제공합니다. 이 기사에서는 합성 포도당 코팅은 나노 입자(AgNP)를 PDMS 기판에 접착하여 유연한 SERS 기판을 제조하는 방법을 소개합니다(그림 1). 포도당의 존재는 AgNP를 보호하여 공기 중의 은 산화를 완화합니다. 이 기판은 우수한 검출 성능을 보여 10-10M의 낮은 로다 민 6G (R6G)와 10-8M의 살충제 Thiram을 우수한 균일 성으로 검출 할 수 있습니다. 또한, 유연한 기판은 다양한 잠재적 응용 시나리오와 함께 접착 및 샘플링을 통한 검출에 사용할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>암모니아(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-포도</td>당 <td>Beijing Chemical Works</td><td></td><td></td></tr><tr><td>환경 주사 전자 현미경(ESEM)</td><td>FEI</td><td>QUANTA 250</td><td></td></tr><tr><td>라만 현미경</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>실리콘 엘라스토머 베이스 및 실리콘 엘라스토머 경화제</td><td>다우 코닝 Corporation</td><td>SYLGARD 184</td><td></td></tr><tr><td>질산은</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>

초고감도 검출을 위한 폴리디메틸실록산(pdms) 기반 sers(flexible surface-enhanced raman scattering) 기판 제작

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

이 기사에서는 SERS(Surface-Enhanced Raman Scattering)를 위해 설계된 유연한 기판의 제조 방법을 제시합니다. 은 나노 입자 (AgNP)는 질산 은(AgNO3)과 암모니아를 포함하는 착화 반응을 통해 합성 된 후 포도당을 사용하여 환원되었습니다. 그 결과 AgNP는 20nm에서 50nm 범위의 균일한 크기 분포를 나타냈습니다. 이어서, 3-아미노프로필 트리에톡시실란(APTES)을 사용하여 산소 플라즈마로 표면 처리된 PDMS 기판을 변형시켰다. 이 공정은 기판에 AgNP의 자체 조립을 용이하게 했습니다. 다양한 실험 조건이 기판 성능에 미치는 영향에 대한 체계적인 평가는 우수한 성능과 EF(Enhanced Factor)를 갖춘 SERS 기판의 개발로 이어졌습니다. 이 기판을 활용하여 R6G(로다민 6G)의 경우 10-10M , 티람의 경우 10-8M 의 인상적인 검출 한계를 달성했습니다. 이 기질은 사과의 잔류 농약을 검출하는 데 성공적으로 사용되어 매우 만족스러운 결과를 얻었습니다. 유연한 SERS 기판은 복잡한 시나리오에서의 감지를 포함하여 실제 응용 분야에 대한 큰 잠재력을 보여줍니다.

본 연구에서는 합성 AgNP를 포도당으로 감싸고 APTES를 이용하여 PDMS에 자가 조립한 유연한 SERS 기질을 개발하여 실제 살충제 검출 응용 분야에서 우수한 검출 성능을 달성하였다. R6G 및 Thiram의 검출 한계는 각각 10-10M 및 10-8M에 도달했으며 EF(Enhancement Factor)는 1 x 10 5입니다. 또한, 기판은 균일성을 입증했다.
글루코스에 싸인 AgNP는 개선된 톨렌스 방법28,29을 사용하여 합성하였다. 이 AgNP 어셈블리는 강력한 SERS 신호를 생성할 뿐만 아니라 AgNP의 은을 산화로부터 효과적으로 보호하여 검출 성능을 보존합니다. 그림 2의 ESEM(Environmental Scanning Electron Micr...

이 프로토콜은 표면 강화 라만 산란을 위한 유연한 기판의 제조 방법을 설명합니다. 이 방법은 낮은 농도의 R6G 및 Thiram을 성공적으로 검출하는 데 사용되었습니다.

초고감도 검출을 위한 폴리디메틸실록산(PDMS) 기반 SERS(Flexible Surface-Enhanced Raman Scattering) 기판 제작

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

이 프로토콜은 SERS 플렉시블 기판을 준비하여 실제 검출 시나리오에 적용하는 방법을 설명합니다. 이 프로토콜에서 제공하는 SERS 플렉시블 기판은 환경 친화적이며 우수한 검출 성능을 달성합니다. 은 나노 입자는 간단한 용기로 쉽게 합성 할 수 있으며 복잡한 실험 조건과 환경이 필요하지 않습니다.우리 연구실에서는 본 연구에 사용된 용기를 통해 합성된 은 나노입자 연구에 주력할 계획이다. SERS 검출 기능을 강화하고 고유한 특성과 특성을 활용하여 더 나은 성능의 SERS 검출 기판을 설계하는 방법을 살펴봅니다.

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

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

높은 감도 광자 마이크로 센서는 전기장 감지하기 위해 개발되었습니다. 센서는 유전체 영역의 광학 모드를 이용하는. 외부 전기장 교란의 광학 모드의 변화로 이어지는 영역의 형태의 변화. 전기장 강도는 이러한 광학 변화를 모니터링하여 측정됩니다.

갤러리 모드 고분자 마이크로 광 전기장 센서 글린의 개발

우리는 나노 구조 기질과 고정화된 단백질 및 압타머와 인터페이스하는 나노 생물학적 시스템의 제조 및 특성화를 설명합니다. 나노 구조 기판의 리소그래피 제작, 생체 기능화 및 표면 강화 라만 분광법(SERS) 특성화와 관련된 관련 실험 단계가 보고됩니다. 표면 고정 단백질의 SERS 검출 및 단백질-리간드 및 압타머-리간드 결합의 프로빙이 입증되었습니다.

표면 EBL 날조 된 나노 구조 기판을 사용하여 생체 분자의 라만 분광학 감지 강화

미세유체 이중 에멀젼 생성에는 일반적으로 패턴이 있는 습윤성 또는 맞춤형으로 제작된 유리 구성 요소가 있는 장치가 포함됩니다. 여기에서는 표면 처리나 복잡한 제조 공정이 필요하지 않고 14μm까지 이중 에멀젼을 생산할 수 있는 모든 폴리디메틸실록산(PDMS) 이중 에멀젼 발생기의 제조 및 테스트에 대해 설명합니다.

폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 공동 축류 초점 장치를 사용하여 이중 에멀젼 생성

제조 및 화학적 오염 물질 (예를 들어, 농약 ferbam 항생제 암피실린)의 검출을 위해 라만 분광 (SERS) 분석 향상된 필터 기반의 표면을 행하는 방법이 제시된다.

화학 오염 물질의 신속 검출을위한 라만 분광 분석 향상된 필터 기반의 표면

나노 입자 기반 광학 프로브는 라만 및 UV-Vis 분광법을 사용하여 항원을 검출하기 위한 매개체로 설계되었습니다. 여기에서는 향후 다중화 기능을 통합하는 방식으로 UV-Vis/Raman 분광법 면역분석을 위해 이러한 프로브를 준비하기 위한 프로토콜에 대해 설명합니다.

자외선 VI와 라만 분광학 면역 플랫폼 제조

액체의 초고속 레이저 어블레이션은 액체/공기 환경에서 나노 물질(나노 입자[NP] 및 나노 구조[NS])을 합성하기 위한 정밀하고 다재다능한 기술입니다. 레이저 절제 나노 물질은 라만 활성 분자로 기능화하여 NS/NP 위 또는 근처에 배치된 분석물의 라만 신호를 향상시킬 수 있습니다.

표면 강화 라만 산란 기반 감지 응용 분야를 위한 초고속 레이저 절제 나노 입자 및 나노 구조

이 프로토콜은 표면 강화 라만 산란 분광법 및 이미징을 사용하여 단일 나노 입자의 전기화학적 이벤트를 모니터링하는 방법을 설명합니다.

Surface-Enhanced Raman Scattering Spectroscopy and Microscopy를 사용한 단일 나노입자의 전기화학 추적

이 프로토콜은 PDMS 층 사이에 비접착 장벽으로 실리콘 오일을 도입하여 PDMS(Polydimethylsiloxane) 이중 주조 기술에 대한 개선된 탈형 절차를 제공합니다. 플라즈마 또는 화학적 표면 개질 방법과 달리 이 접근 방식은 특수하거나 값비싼 장비가 필요하지 않으므로 보다 접근하기 쉽고 비용 효율적인 대안입니다.

조밀하게 충전된 미세 구조 복제를 위해 실리콘 오일 처리를 통해 개선된 폴리디메틸실록산(PDMS) 이중 주조

여기서는 라벨 없는 표면 증강 라만 분광법(SERS)을 사용하여 개별 작은 세포외 소포(sEV)를 분석하는 프로토콜을 제시하여, 최소 침습 질환 진단과 sEV의 치료 전달 매개체 평가를 가능하게 합니다.

질병 진단 및 치료에 개별 sEV의 표면 강화 라만 산란 기반 생체감지 적용 탐구

이 프로토콜은 실란 코팅된 나노다공성 표면에 순차적 디지털 패터닝 및 그라프팅을 통해 미끄러운 3차원 구조를 제작하기 위한 빛 유도 방법을 제시합니다. 이 접근 방식을 사용하면 미끄러운 영역의 공간적으로 제어된 형성이 가능해 패턴화된 액체 발수성과 계면 미끄러움의 정량적 분석이 가능하며 유체 조작 및 표면 공학에 적용됩니다.

실란 코팅 나노다공성 구조를 기반으로 한 미끄러운 표면을 위한 광유도 패터닝 및 그래프트

배우세요 PDMS 기반 유연한 SERS 기판 제작 방법으로 은 나노입자를 간단히 합성하고 R6G 및 Thiram 같은 저농도 물질을 초고감도로 검출하는 기술을 익히세요. 이 환경 친화적 프로토콜은 다양한 검출 상황에 활용할 수 있습니다.

초고감도 검출을 위한 폴리디메틸실록산(PDMS) 기반 SERS(Flexible Surface-Enhanced Raman Scattering) 기판 제작

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