طیف سنجی رامان با استفاده از نانو ذرات نقره

تیر ۱۱, ۱۴۰۰
الناز صفدری-کارشناس ارشد فتونیک
بدون نظرات

گروهی از محققان دانشگاه Hyderabad هند با استفاده از روش طیف سنجی افزایش یافته سطحی رامان (SERS) و ایجاد ساختارهای سه بعدی خاص توانسته‌اند تشخیص مولکولی در موارد با غلظت پایین را بهبود ببخشند. آن‌ها نانو سیم‌های سیلیکونی را توسط نانو ذرات نقره لایه نشانی کرده‌اند. سپس با بهینه سازی سیستم خود توانسته‌اند مولکول‌های موجود در غلظت‌های میکرومولار را تشخیص دهند. برا اطلاع از جزئیات روش با ما همراه باشید.

متن خبر

امروزه کاربرد فناوری نانو در داروسازی و کاربردهای نانوتکنولوژی در پزشکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از این رو شناسایی و توصیف مولکول‌های مختلف اهمیت بسیار زیادی دارد. طیف سنجی رامان روشی شناخته شده برای شناسایی مولکول‌ها است که از پراکندگی نور لیزر استفاده می‌کند. اما در مورد نمونه‌های رقیق، به دلیل حجم کم مولکول‌ها سیگنال ضعیفی مشاهده می‌شود. در این خصوص باید از روش‌های بهبود سیگنال به نویز رامان استفاده کرد.

طیف سنجی افزایش یافته سطحی رامان (SERS) روشی است که از میدان‌های الکترومغناطیسی برای بهبود پراکندگی رامان استفاده می‌کند. با استفاده از این روش حساسیت تشخیص در مورد رنگدانه‌های استاندارد مانندR6G (Rhodamine 6G) بیش از یک میلیارد برابر افزایش پیدا می‌کند.

این بار تیمی از محققان دانشگاه Hyderabad هند توانسته‌اند تشخیص مولکولی در مواد با غلظت پایین را بهبود ببخشند. آن‌ها با لایه نشانی نانوسیم‌ها توسط نانوذرات، سطح سیگنال اندازه‌گیری شده توسط طیف سنجی رامان را افزایش داده‌اند.

این تیم نانوسیم‌های سیلیکونی را که به صورت عمودی تراز شده‌اند، توسط نانوذرات نقره لایه نشانی کرده و یک ساختار سه بعدی ایجاد کرده‌اند. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که ساختار مورد استفاده، سطح طیف پراکندگی رامان برای پروتئین سیتوزین (cytosine protein) و آمونیوم پرکلرات (ammonium perchlorate) را با ضریب صد هزار برابر افزایش داده‌اند.

یکی از نویسندگان مقاله می‌گوید: ما می‌توانیم تراکم این نانوسیم‌ها را با استفاده از علم شیمی بهبود دهیم. اگر تراکم زیادی از نانوسیم‌ها دارید، می‌توانید نانوذرات نقره بیشتری روی زیر لایه قرار دهید و به این طریق حساسیت زیر لایه را افزایش دهید.

استفاده از نانوساختارهای لازم برای روش SERS هم چنان یک چالش برای این حوزه است. ساخت این سازه‌ها به صورت سه بعدی با نانوسیم‌های سیلیکونی به دلیل عملکرد بهتر و سطح زیاد قابل استفاده، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اما تولید نانوسیم‌های سیلیکونی همچنان هزینه زیادی دارد.

این تیم توانسته است راهی ارزان‌تر برای ساخت نانوسیم‌های سیلیکونی پیدا کند. آن‌ها از تکنیکی به نام electroless etching (نوعی روش شیمیایی که برای زبر کردن سطوح نانوساختارهای فلزی استفاده شده است) برای تولید طیف گسترده ای از نانوسیم‌ها استفاده کرده‌اند. آن‌ها این سیم‌ها را توسط نانوذرات نقره با تراکم‌های مختلف و کنترل شده پوشش داده‌اند که باعث افزایش سطح نانوسیم‌ها می‌شود.

آن‌ها بعد از بهینه سازی سیستم خود برای تشخیص رنگدانه رودامین در سطح نانومولار، حساسیت رامان را با ضریب ده هزار تا صد هزار برابر افزایش دادند. هم چنین با استفاده از این ساختار توانستند غلظت سیتوزین (نوکلئوتید موجود در DNA) و آمونیوم پرکلرات (یک مولکول با پتانسیل شناسایی مواد منفجره) را به ترتیب در غلظت‌های بسیار پایین ۵۰ و ۱۰ میکرومولار تشخیص دهند.

محققان بر این باورند که ممکن است به زودی شناسایی ترکیبات در غلظت‌های با مقیاس نانومولار یا حتی پیکومولار انجام شود. تحقیقات مختلفی مانند انجام آزمایش با نانوذرات مختلف مانند طلا، افزایش تیزی نانوسیم‌ها یا آزمایش این ساختارها برای مولکول‌های مختلف، مواردی هستند که در آینده باید انجام شوند.