अल्ट्रासेंसिटिव डिटेक्शन के लिए पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (पीडीएमएस) आधारित लचीली सतह-वर्धित रमन स्कैटरिंग (एसईआरएस) सब्सट्रेट का निर्माण
Summary
यह प्रोटोकॉल सतह-वर्धित रमन बिखरने के लिए एक लचीले सब्सट्रेट के लिए एक निर्माण विधि का वर्णन करता है। इस पद्धति का उपयोग R6G और थिरम की कम सांद्रता का सफल पता लगाने में किया गया है।
Abstract
यह लेख सतह-एन्हांस्ड रमन स्कैटरिंग (एसईआरएस) के लिए डिज़ाइन किए गए एक लचीले सब्सट्रेट के लिए एक निर्माण विधि प्रस्तुत करता है। सिल्वर नैनोकणों (एजीएनपी) को सिल्वर नाइट्रेट (एग्नो3) और अमोनिया से जुड़े एक जटिलता प्रतिक्रिया के माध्यम से संश्लेषित किया गया था, इसके बाद ग्लूकोज का उपयोग करके कमी की गई थी। परिणामी एजीएनपी ने 20 एनएम से 50 एनएम तक एक समान आकार वितरण का प्रदर्शन किया। इसके बाद, 3-एमिनोप्रोपाइल ट्राइथॉक्सीसिलेन (एपीटीईएस) को पीडीएमएस सब्सट्रेट को संशोधित करने के लिए नियोजित किया गया था जिसे ऑक्सीजन प्लाज्मा के साथ सतह-इलाज किया गया था। इस प्रक्रिया ने सब्सट्रेट पर एजीएनपी की स्व-असेंबली की सुविधा प्रदान की। सब्सट्रेट प्रदर्शन पर विभिन्न प्रयोगात्मक स्थितियों के प्रभाव का एक व्यवस्थित मूल्यांकन उत्कृष्ट प्रदर्शन और एक बढ़ाया कारक (ईएफ) के साथ एक एसईआरएस सब्सट्रेट के विकास के लिए नेतृत्व किया. इस सब्सट्रेट का उपयोग करते हुए, R6G (रोडामाइन 6G) के लिए 10-10 M और थिरम के लिए 10-8 M की प्रभावशाली पहचान सीमा हासिल की गई। सेब पर कीटनाशक अवशेषों का पता लगाने के लिए सब्सट्रेट को सफलतापूर्वक नियोजित किया गया था, जिससे अत्यधिक संतोषजनक परिणाम मिले। लचीला एसईआरएस सब्सट्रेट जटिल परिदृश्यों में पता लगाने सहित वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए बड़ी क्षमता प्रदर्शित करता है।
Introduction
सरफेस-एन्हांस्ड रमन स्कैटरिंग (एसईआरएस), रमन स्कैटरिंग के एक प्रकार के रूप में, उच्च संवेदनशीलता और कोमल पहचान की स्थिति के फायदे प्रदान करता है, और यहां तक कि एकल अणु का पता लगाने 1,2,3,4 भी प्राप्त कर सकता है। धातु नैनोस्ट्रक्चर, जैसे सोने और चांदी, आमतौर पर पदार्थ का पता लगाने 5,6 को सक्षम करने के लिए एसईआरएस सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किए जाते हैं। नैनोस्ट्रक्चर्ड सतहों पर विद्युत चुम्बकीय युग्मन वृद्धि एसईआरएस अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। अलग-अलग आकार, आकार, इंटरपार्टिकल दूरी और रचनाओं के साथ धातु नैनोस्ट्रक्चर स्थानीयकृत सतह प्लास्मोन अनुनादों 7,8 के कारण तीव्र विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करने वाले कई “हॉटस्पॉट” बनाने के लिए एकत्र हो सकते हैं। कई अध्ययनों ने एसईआरएस सब्सट्रेट के रूप में विभिन्न आकृति विज्ञान के साथ धातु नैनोकणों को विकसित किया है, जो एसईआरएस वृद्धि 9,10 प्राप्त करने में उनकी प्रभावशीलता का प्रदर्शन करता है।
लचीले एसईआरएस सब्सट्रेट घुमावदार सतहों पर प्रत्यक्ष पहचान की सुविधा के लिए लचीले सब्सट्रेट पर जमा एसईआरएस प्रभाव पैदा करने में सक्षम नैनोस्ट्रक्चर के साथ व्यापक अनुप्रयोग पाते हैं। लचीले एसईआरएस सब्सट्रेट को अनियमित, गैर-प्लानर या घुमावदार सतहों पर विश्लेषणों का पता लगाने और एकत्र करने के लिए नियोजित किया जाता है। आम लचीला एसईआरएस सब्सट्रेट फाइबर, बहुलक फिल्मों, और ग्राफीन ऑक्साइड फिल्मों11,12,13,14 शामिल हैं. उनमें से, पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (पीडीएमएस) सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली बहुलक सामग्री में से एक है और उच्च पारदर्शिता, उच्च तन्यता ताकत, रासायनिक स्थिरता, गैर-विषाक्तता और आसंजन15,16,17 जैसे फायदे प्रदान करता है। पीडीएमएस में रमन क्रॉस-सेक्शन कम है, जिससे रमन सिग्नल पर इसका प्रभाव नगण्य18 है। चूंकि पीडीएमएस प्रीपोलीमर तरल रूप में है, इसलिए इसे गर्मी या प्रकाश से ठीक किया जा सकता है, जिससे उच्च स्तर की नियंत्रणीयता और सुविधा मिलती है। पीडीएमएस आधारित एसईआरएस सब्सट्रेट अपेक्षाकृत सामान्य लचीले एसईआरएस सब्सट्रेट हैं, जिनका उपयोग पिछले अध्ययनों में अनुकरणीय प्रदर्शन19,20 के साथ विभिन्न जैव रासायनिक पदार्थों का पता लगाने के लिए विभिन्न धातु नैनोकणों को एम्बेड करने के लिए किया गया है।
एसईआरएस सब्सट्रेट की तैयारी में, नैनोगैप संरचनाओं का निर्माण महत्वपूर्ण है। भौतिक जमाव प्रौद्योगिकी उच्च मापनीयता, एकरूपता, और प्रजनन क्षमता जैसे फायदे प्रदान करता है, लेकिन आम तौर पर अच्छी वैक्यूम शर्तों और विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है, इसके व्यावहारिक अनुप्रयोगों को सीमित21. इसके अतिरिक्त, कुछ नैनोमीटर पैमाने पर nanostructures fabricating पारंपरिक बयान तकनीक22 के साथ चुनौतीपूर्ण बनी हुई है. नतीजतन, रासायनिक तरीकों के माध्यम से संश्लेषित नैनोकणों को विभिन्न इंटरैक्शन के माध्यम से लचीली पारदर्शी फिल्मों पर adsorbed किया जा सकता है, जिससे नैनोस्केल पर धातु संरचनाओं की आत्म-असेंबली की सुविधा मिलती है। सफल सोखना सुनिश्चित करने के लिए, बातचीत शारीरिक रूप से या रासायनिक अपनी सतह hydrophilicity23 को बदलने के लिए फिल्म की सतह को संशोधित द्वारा समायोजित किया जा सकता है. सोने नैनोकणों की तुलना में चांदी नैनोकणों, बेहतर एसईआरएस प्रदर्शन का प्रदर्शन, लेकिन उनकी अस्थिरता, विशेष रूप से हवा में ऑक्सीकरण के लिए उनकी संवेदनशीलता, सब्सट्रेट प्रदर्शन24 को प्रभावित करते हुए, एसईआरएस संवर्धन कारक (ईएफ) में तेजी से कमी के परिणामस्वरूप. इसलिए, एक स्थिर कण विधि विकसित करना आवश्यक है।
कीटनाशक अवशेषों की उपस्थिति ने महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है, जिससे क्षेत्र25,26 में भोजन में खतरनाक रसायनों के विभिन्न वर्गों का तेजी से पता लगाने और पहचान करने में सक्षम मजबूत तरीकों की आवश्यकता पैदा हुई है। लचीले एसईआरएस सब्सट्रेट व्यावहारिक अनुप्रयोगों में अद्वितीय लाभ प्रदान करते हैं, विशेष रूप से खाद्य सुरक्षा के क्षेत्र में। यह लेख एक पीडीएमएस सब्सट्रेट(चित्रा 1)पर संश्लेषित ग्लूकोज-लेपित चांदी नैनोकणों (एजीएनपी) को जोड़कर एक लचीला एसईआरएस सब्सट्रेट तैयार करने के लिए एक विधि का परिचय देता है। ग्लूकोज की उपस्थिति एजीएनपी की रक्षा करती है, हवा में चांदी के ऑक्सीकरण को कम करती है। सब्सट्रेट उत्कृष्ट पहचान प्रदर्शन प्रदर्शित करता है, जो रोडामाइन 6G (R6G) को 10-10 M जितना कम और कीटनाशक थिरम को 10-8 M जितना कम अच्छी एकरूपता के साथ पता लगाने में सक्षम है। इसके अलावा, लचीला सब्सट्रेट संबंध और नमूनाकरण के माध्यम से पता लगाने के लिए नियोजित किया जा सकता है, कई संभावित अनुप्रयोग परिदृश्यों के साथ.
Protocol
Representative Results
Discussion
इस अध्ययन में, एक लचीला एसईआरएस सब्सट्रेट पेश किया गया था, जिसने रासायनिक संशोधन के माध्यम से एजीएनपी को पीडीएमएस से जोड़ा और उत्कृष्ट प्रदर्शन हासिल किया। कण संश्लेषण के दौरान, विशेष रूप से चांदी अमो?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
अनुसंधान चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान संख्या 61974004 और 61931018), साथ ही चीन के राष्ट्रीय कुंजी अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम (अनुदान संख्या 2021YFB3200100) द्वारा समर्थित है। अध्ययन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप तक पहुंच प्रदान करने के लिए पेकिंग विश्वविद्यालय के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी प्रयोगशाला को स्वीकार करता है। इसके अतिरिक्त, अनुसंधान रमन माप में उनकी सहायता के लिए यिंग कुई और पेकिंग विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ अर्थ एंड स्पेस साइंस के लिए धन्यवाद देता है।
Materials
| Ammonia (NH3.H2O, 25%) | Beijing Chemical Works | ||
| APTES (98%) | Beyotime | ST1087 | |
| BD-20AC Laboratory Chrona Treater | Electro-Technic Products Inc. | 12051A | |
| D-glucose | Beijing Chemical Works | ||
| Environmental Scanning electron microscope (ESEM) | FEI | QUANTA 250 | |
| Raman microscope | Horiba JY | LabRAM HR Evolution | |
| Rhodamine 6G | Beijing Chemical Works | ||
| Silicone Elastomer Base and Silicone Elastomer Curing Agent | Dow Corning Corporation | SYLGARD 184 | |
| Silver nitrate | Beijing Chemical Works | ||
| Thiram (C6H12N2S2, 99.9%) | Beijing Chemical Works |
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