Matrizes Verticais em Nanoescala de Nanorods de Ouro por Auto-montagem:Mecanismo Físico e Aplicação

Resumo

O efeito fotônico exclusivo das nanopartículas metálicas automontadas é amplamente utilizado em muitas aplicações. Neste artigo, preparamos substrato de matrizes verticais de nanobastões de ouro automontados (GNR) por um método de evaporação e descobrimos que a morfologia do substrato pode ser regulada de forma eficaz alterando o tempo de imersão na solução de moléculas alvo para obter diferentes efeitos de intensificação de Raman. Calculamos separadamente o campo eletromagnético local dos arranjos verticais GNR e substrato de desordem pelo método dos elementos finitos (FEM), o que foi consistente com os resultados experimentais. Com base no tempo de imersão ideal, a sensibilidade, reprodutibilidade e estabilidade dos substratos foram estudados separadamente. Os resultados experimentais mostram que os arranjos verticais GNR podem detectar Rodamina 6G (Rh6G) em concentrações tão baixas quanto 10 ⁻¹¹ M e exibem boa reprodutibilidade e estabilidade devido ao aumento do campo eletromagnético (EM) local causado pelo acoplamento de nanobastões adjacentes. Assim, nosso trabalho pode demonstrar que o substrato tem excelente atividade de espalhamento Raman intensificado por superfície (SERS) e os arranjos verticais GNR obtidos têm grande potencial para biossensor e biodetecção.

Introdução

Nanoestruturas de metais nobres (ouro, prata, cobre, etc.) podem gerar campos EM localizados em suas superfícies usando radiação visível, o que fornece condições favoráveis para aumentar os sinais espectrais das moléculas da sonda [1, 2]. As condições de excitação específicas podem gerar ressonância plasmônica de superfície (SPR) na superfície das nanoestruturas de metal, que têm um significado de pesquisa importante e novos efeitos ópticos em plasmônicos, incluindo fluorescência aprimorada de superfície (SEF) e SERS. Devido à alta sensibilidade, resposta rápida e efeito de impressão digital, o SERS tem grande potencial para as aplicações, como detecção de materiais, biomedicina, sensores, etc. [3,4,5,6,7]. Em geral, SERS é agrupado em duas categorias “intensificação local do campo EM” e “mecanismos de intensificação química” [8]. É bem aceito que o “aprimoramento do campo EM” desempenha um papel importante no SERS e mostra aprimoramentos de 4 a 11 ordens de magnitude. Os “pontos quentes” produzidos entre nanopartículas de metal adjacentes podem levar a um enorme campo EM local próximo à superfície metálica; portanto, o espalhamento Raman das moléculas localizadas no campo EM pode ser aumentado. Para obter um bom efeito SERS, um substrato de metal bem formado, moléculas de sonda adequadas e a seleção das condições de excitação são cruciais [9]. Nos últimos anos, houve vários relatórios sobre SERS. Sun et al. preparou nanoarrays de prata pelo método de template que possuía excelente efeito SERS no substrato [10]. Lu et al. descobriram que os nanofios de prata podem produzir mudanças morfológicas de superfície no foco do laser e tiveram fortes efeitos SERS nas moléculas-alvo circundantes [11]. Cho et al. detectou sinais Raman de 4-NTP com baixas concentrações em substrato nanocristal de dendrito de prata [12]. Embora tenha havido muitos relatos sobre a SERS, a promoção da SERS ainda enfrenta muitos desafios. Por exemplo, a preparação de substrato uniforme de baixo custo e grande área e a obtenção de detecção ultrassensível, etc.

Nanoestruturas metálicas automontadas como substratos promissores têm atraído cada vez mais atenção tanto em aspectos experimentais quanto teóricos [13,14,15,16,17,18]. Comparado com nanopartículas individuais, o campo EM local das nanopartículas de metal auto-montadas mostra propriedades ópticas extremamente exclusivas. Além disso, o substrato de automontagem tem as vantagens de baixo custo, fácil manuseio e distribuição uniforme em uma grande área. Combinando essas vantagens, pode-se considerar que o substrato automontado possui grande potencial na promoção de SERS. Recentemente, alguns grupos de pesquisa relataram substratos auto-montados de nanobastões de ouro (GNR) para SERS [19,20,21]. No entanto, até onde sabemos, a influência de uma mudança na morfologia do substrato dos arranjos verticais GNR nos sinais Raman das moléculas alvo tem sido raramente estudada. Aqui, primeiro preparamos substrato de matrizes verticais GNR auto-montadas pelo método de evaporação [22]. E então, o substrato foi imerso em uma solução de molécula sonda; a morfologia das matrizes verticais dos GNRs foi regulada pela alteração do tempo de imersão. Finalmente, os espectros Raman de rodamina 6G (Rh6G) e cristal violeta (CV) no substrato foram obtidos em condições de excitação específicas. A fim de verificar os resultados do experimento, usamos imagens SEM dos arranjos verticais GNR e substratos de desordem para simular a distribuição local do campo de substratos por MEF. O resultado mostra que o cálculo da simulação é quase consistente com os dados experimentais. Além disso, também estudamos a sensibilidade de detecção, reprodutibilidade e estabilidade do substrato SERS com base no tempo de imersão ideal acima e discutimos os resultados experimentais. Sensibilidade, reprodutibilidade e estabilidade excelentes podem indicar que o substrato de matrizes verticais GNR pode servir como um bom candidato para a aplicação de área de sensor óptico.

Métodos e Experimento

Material

Rh6G (grau laser) foi adquirido da Exciton (América), CV foi adquirido da Sigma-Aldrich, cloreto de ouro tetra-hidratado, etanol, nitrato de prata e ácido clorídrico foram adquiridos da Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. (China). O brometo de cetiltrimetilamónio (CTAB), o boro-hidreto de sódio e o ácido ascórbico são adquiridos a Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd. (China). As bolachas de silício (Si) foram adquiridas à Li Jing Photoelectric Technology Co. Ltd. (Zhejiang, China). Todos os reagentes são usados sem purificação adicional. Água desionizada foi usada durante todo o experimento.

Preparação de matrizes verticais GNR

Os GNRs foram realizados por meio de um método de crescimento mediado por sementes modificado [23, 24]. A solução GNR obtida foi centrifugada três vezes a 10.000 rpm durante 5 min para remover o excesso de CTAB. Com base em métodos anteriores [22], utilizamos o método de evaporação de solvente para obter arranjos verticais GNR. Em seguida, o substrato foi embebido na solução das moléculas da sonda. O processo de preparação da amostra é mostrado na Fig. 1. No final do processo, o substrato foi cuidadosamente retirado, enxaguado com álcool e, em seguida, seco.

O esquema do processo de preparação de matrizes verticais GNR

Caracterização

O tamanho e a morfologia do array vertical GNR foram medidos com microscópio eletrônico de varredura (SEM, Nova Nano 450). Os sinais Raman foram coletados com microscopia Raman confocal (LabRAM HR Evolution, HORIBA Jobin Yvon SAS). O laser CW com 532 nm foi usado como fonte de excitação, e a potência do laser é de 0,5 mW. As amostras foram expostas ao microscópio (× 50), e o tempo de integração foi fixado em 1 s.

Resultados e discussão

Mecanismo de automontagem de Nanorod de ouro

Em geral, o fluxo de borda capilar é gerado dentro das gotas para transportar os GNRs suspensos para a borda das gotas, fazendo com que um grande número de GNRs se depositem na borda para formar uma distribuição GNR desordenada, que é conhecido como o efeito "anel de café" [25, 26]. No entanto, GNRs em solução aquosa são dispostos lado a lado para formar uma estrutura inicial de seis deformações por forças de atração e forças eletrostáticas sob condições apropriadas. O fluxo de Marangoni e o recuo da linha de contato da gota fazem com que os GNRs livres na solução se acumulem em torno do modelo inicial, resultando no aumento contínuo da área dos arranjos verticais de GNR. Terminalmente, as matrizes verticais são fixadas no substrato devido à gravidade e às interações de van der Waals. No processo de formação de arranjos verticais GNR, existem três fatores principais de influência:força de van der Waals, força de depleção e força eletrostática [27]. A força de van der Waals e a força de depleção induzida pertencem a uma força atrativa, e a força eletrostática pertence a uma força repulsiva. As forças de van der Waals e as forças de esgotamento aproximam GNRs adjacentes. A força repulsiva eletrostática estabiliza GNRs dentro de uma certa distância e evita que eles se acumulem aleatoriamente. A sinergia entre a força atrativa e a força repulsiva induz GNRs em matrizes de alta ordem.

A temperatura e a umidade são fatores de influência importantes na automontagem. A gota de GNR forma um “anel de café” em um ambiente de alta temperatura ou baixa umidade. No processo de evaporação, a linha de contato da gota é fixada. Devido à maior taxa de evaporação na borda da gota, os GNRs são transportados para a linha de contato de fixação pelo fluxo capilar e depositados para formar um padrão de anel. Em contraste, a solução GNR produz fluxo Marangoni, e GNRs são compactados e altamente ordenados nas circunstâncias apropriadas. Além disso, a concentração de surfactante também desempenha um papel fundamental no processo de automontagem. Muitas pesquisas têm mostrado que o aumento da concentração do surfactante CTAB é benéfico para a formação de substratos de matrizes verticais GNR [28, 29]. O principal motivo é que os GNRs são impulsionados pelo fluxo capilar e se movem ao redor da linha de contato da gota. Se a concentração do surfactante for muito baixa para formar o fluxo de Marangoni, um grande número de partículas se depositará ao redor da linha de contato para causar uma distribuição desordenada. Por outro lado, o aumento da concentração de surfactante pode resultar em várias moléculas de surfactante a serem empurradas para a linha de contato e produzir mais facilmente o fluxo de Marangoni. Uma parte dos GNRs é depositada perto da linha de contato durante o processo de evaporação, e o excesso de nanopartículas é devolvido ao centro da gota sob o redemoinho de Marangoni para completar a montagem subsequente. Pode-se concluir que os nanobastões são controlados pelo fluxo de Marangoni para completar os arranjos ordenados GNR. O controle desses fatores de influência pode ajudar a formar matrizes verticais GNR ordenadas e de grande área, que podem fornecer um suporte confiável para o espectro subsequente.

Morfológico de nanorods de ouro e matriz vertical

O processo de preparação e operação subsequente dos arranjos verticais GNR são dados na Fig. 1. Para simplificar, o procedimento experimental é apenas esquematicamente representado. Em resumo, 5 μl de gotas de uma solução GNR centrifugada foram gotejadas em um wafer de silício lavado com acetona, etanol e água desionizada (6 × 6 mm ² no tamanho). Em seguida, o wafer de silício com gota de GNR foi colocado na circunstância de 21 ° C e umidade de 85% para evaporar lentamente. Após 72 h, arranjos verticais GNR lado a lado foram obtidos. De acordo com relatórios anteriores, utilizamos o “crescimento mediado por sementes” para sintetizar GNRs [23, 24].

A Figura 2a mostra o espectro de absorção ultravioleta-visível normalizado de GNR. São observados os dois picos de absorção da GNR, atribuídos ao pico longitudinal a 690 nm e ao pico transversal a 520 nm. De um modo geral, o pico de absorção longitudinal correspondente a GNRs longos é desviado para o vermelho. Dentro de uma certa faixa, a relação de aspecto dos GNRs pode ser ajustada mudando a quantidade de nitrato de prata [23]. A “inserção SEM” no canto superior direito da Fig. 2a mostra que os GNRs têm uma boa aparência. Usamos CTAB como um surfactante para preparar GNRs com comprimento de aproximadamente 69 ± 5 nm, largura de aproximadamente 24 ± 2 nm e proporção de aspecto de aproximadamente 3. Muitas pesquisas anteriores relataram que GNRs com proporção de aspecto relativamente pequena podem promover a formação de arranjos verticais [28]. A Figura 2b mostra uma imagem SEM de monocamada de GNRs verticalmente automontada formada em um wafer de silício, e a Fig. 2c revela que os GNRs são automontados com sucesso na superfície do wafer de silício e têm boa reprodutibilidade em uma grande área. O substrato de matriz de grande área fornece condições favoráveis para o desenvolvimento espectral subsequente. A anisotropia das GNRs pode ser claramente observada na Fig. 2d indicando que as GNRs são perpendiculares à superfície da pastilha de silício, e a estrutura hexagonalmente compacta é obtida (marcada por linhas vermelhas). A distância de lacuna interna entre dois nanobastões adjacentes em matrizes verticais é de aproximadamente 3 nm, que é atribuído ao comprimento do surfactante catiônico de camada dupla CTAB e é suficiente para gerar "pontos quentes" [30, 31]. Por causa da pinagem da linha de contato, os GNRs são empurrados para a borda da gota para formar um padrão de anel de café sob o fluxo de borda capilar, como mostrado na Fig. 2e. No entanto, uma grande área de arranjos verticais GNR pode ser obtida na amostra de “mancha de café” devido ao recuo da linha de contato, como mostrado na Fig. 2f, o que é consistente com relatórios anteriores [14, 28].

a O espectro de absorção ultravioleta-visível de GNR. b - d As imagens SEM típicas das matrizes verticais GNR. e , f Correspondem às imagens SEM de anéis de café e amostras de manchas de café

Aprimoramento de espectro com GNR Vertical Array

Curiosamente, descobrimos inicialmente que as intensidades Raman das moléculas Rh6G mudam muito com o aumento do tempo de imersão. Realizamos os testes várias vezes e selecionamos o pico Raman de Rh6G em 1650 cm ⁻¹ como um padrão de referência. Estes resultados obtidos são mostrados nas Fig. 3a eb, o que indica que o efeito de aumento de Raman é ótimo com o tempo de imersão de 30 min. Substituímos as moléculas Rh6G por CV e repetimos o experimento. Os sinais Raman de CV também são dados nas Fig. 3c e d, o que revela que a tendência dos sinais Raman das moléculas CV são semelhantes aos das moléculas Rh6G para imersão por 30 min. Com base neste fenômeno experimental, suspeitamos que a matriz GNR entrou em colapso quando o substrato é embebido por 60 min e pode ser causado pelo enfraquecimento da força repulsiva eletrostática e interação de depleção entre nanobastões e substratos após a dissolução de CTAB. Usamos SEM para caracterizar substratos com diferentes tempos de imersão.

a Espectros Raman de 10 ⁻⁷ M Rh6G no substrato de matriz vertical GNR com diferentes tempos de imersão. b Razão de intensidade Raman do pico em 1650 cm ⁻¹ no substrato de matriz vertical GNR com diferentes tempos de imersão. c Espectros Raman de 10 ⁻⁶ M CV no substrato de matriz vertical GNR com diferentes tempos de imersão. d Razão de intensidade Raman do pico em 1619 cm ⁻¹ no substrato de matriz vertical GNR com diferentes tempos de imersão

Pode ser visto na Fig. 4 que a morfologia do arranjo vertical GNR dificilmente muda significativamente com o aumento do tempo de imersão; no entanto, as matrizes GNR entraram em colapso e se tornaram desordenadas quando o tempo de imersão do substrato é de 60 min. Com base na Fig. 4, o espectro Raman é explicado da seguinte forma:Durante o período de pré-imersão, as matrizes são relativamente estáveis. As moléculas Rh6G adsorvidas na superfície dos arranjos verticais GNR também aumentam com o aumento do tempo de imersão. Sob a irradiação do laser, os "pontos quentes" na superfície das matrizes ou nas lacunas dos nanobastões de ouro podem aumentar os sinais Raman das moléculas alvo. No entanto, as intensidades dos sinais Raman das moléculas de sonda no substrato desordenado são fracas devido ao número de "pontos quentes" entre nanobastões adjacentes estar diminuindo, a fim de melhor compreender a influência da distribuição do campo eletromagnético local da GNR vertical matrizes no SERS da molécula alvo.

a - d Imagens SEM de matrizes GNR com diferentes tempos de imersão. O tempo de imersão das matrizes GNR é de 5 min, 10 min, 30 min e 60 min, respectivamente

Conforme mostrado na Fig. 5, usamos FEM para simular o campo eletromagnético local do substrato sob irradiação de laser de 532 nm. A luz incidente é circularmente polarizada e é transmitida ao longo do z -eixo perpendicular ao xy avião. Pode ser visto claramente na Fig. 5b que a matriz GNR exibe um excelente efeito de intensificação do campo eletromagnético local em comparação com o substrato desordenado. Com base no mecanismo do campo eletromagnético, a fórmula SERS de intensificação do campo eletromagnético é dada como segue [32]:
$$ {\ left | {M} _ {\ mathrm {EM}} \ left ({\ lambda} _ {\ mathrm {L}}, \ lambda, {d} _ {\ mathrm {av}} \ right) \ right |} ^ 2 ={\ left | \ frac {E _ {\ mathrm {loc}} \ left ({\ lambda} _ {\ mathrm {L}}, {d} _ {\ mathrm {av}} \ direita)} {E _ {\ mathrm {in}} \ left ({\ lambda} _ {\ mathrm {L}} \ right)} \ right |} ^ 2 \ ast {\ left | \ frac {E _ {\ mathrm {loc}} \ left (\ lambda, {d} _ {\ mathrm {av}} \ right)} {E _ {\ mathrm {in}} \ left (\ lambda \ right)} \ right |} ^ 2 ={\ left | {M} _1 \ left ({\ lambda} _ {\ mathrm {L}}, {d} _ {\ mathrm {av}} \ right) \ right |} ^ 2 {\ left | {M } _2 \ left (\ lambda, {d} _ {\ mathrm {av}} \ right) \ right |} ^ 2 $$ (1)

a Padrão de simulação de matriz hexagonal GNR. b Resultados de simulação de campo eletromagnético local de matrizes verticais GNR. c Distribuição local do campo eletromagnético de GNRs desordenados

onde, | M _EM | ² é o fator de intensificação do campo eletromagnético total, e | M ₁ | ² e | M ₂ | ² são os fatores de intensificação do campo eletromagnético induzidos pelo acoplamento de ressonância de plasmon e acoplamento de luz de espalhamento Raman-plasmon de luz incidente, respectivamente. λ _L e λ são os comprimentos de onda da luz incidente e da luz emitida, respectivamente. Além disso, d _av é a distância média das moléculas à superfície do metal. E _em e E _loc são a intensidade do campo de luz incidente e o campo local. | M _EM | ² é aproximadamente proporcional à quarta potência do aumento do campo elétrico sem a propriedade vetorial do campo e a propriedade tensorial da polarização Raman. Portanto, em comparação com o substrato desordenado, o campo eletromagnético local em torno das matrizes GNR é relativamente forte e os "pontos quentes" densos podem aumentar a atividade SERS do substrato. O resultado é quase consistente com o experimento de nossa inferência. Assim, em experimentos subsequentes, todos os substratos do array GNR foram embebidos na solução da molécula da sonda por 30 min.

A fim de avaliar efetivamente o desempenho do Raman aprimorado com substrato, usamos a molécula Rh6G como o alvo detectado em testes espectrais Raman. Com base no tempo de imersão ideal acima, o wafer de silício com os arranjos verticais GNR foi imerso na solução molecular da sonda por 30 min. Após a imersão, o wafer de silício foi enxaguado com etanol e seco. Medimos os espectros Raman das moléculas da sonda com um comprimento de onda de excitação de 532 nm. Em primeiro lugar, os espectros de Rh6G são dados na Fig. 6a, o que indica que os sinais Raman de Rh6G depositados nas matrizes verticais são efetivamente aumentados. De 500 a 1800 cm ⁻¹ , o Raman atinge o pico em 613 cm ⁻¹ , 774 cm ⁻¹ , 1185 cm ⁻¹ , 1311 cm ⁻¹ , 1360 cm ⁻¹ , 1508 cm ⁻¹ e 1650 cm ⁻¹ pode ser visto claramente, o que é consistente com relatórios anteriores [33]. Os sinais Raman de Rh6G diminuem conforme a concentração diminui. A sensibilidade de detecção do substrato se deteriora quando a concentração de Rh6G é ajustada para 10 ⁻¹¹ M. Agora, apenas esses picos de Raman atingem 613 cm ⁻¹ , 1360 cm ⁻¹ , 1508 cm ⁻¹ e 1650 cm ⁻¹ pode ser observado o que indica que o substrato de matriz vertical GNR apresenta alta sensibilidade. Os sinais de espalhamento Raman de moléculas alvo Rh6G são aumentados pelo campo eletromagnético localizado entre as lacunas de nanobastões adjacentes. O espectro Raman de 10 ⁻³ M Rh6G também é mostrado na Fig. 6b. Aqui, avaliamos o fator de realce (EF) do substrato SERS [34]:
$$ \ mathrm {EF} =\ frac {{\ mathrm {I}} _ {\ mathrm {SERS}} / {\ mathrm {I}} _ {\ mathrm {Ref}}} {{\ mathrm {C} } _ {\ mathrm {SERS}} / {\ mathrm {C}} _ {\ mathrm {Ref}}} $$ (2)

a Espectros Raman de Rh6G no substrato de matriz vertical GNR de 10 ⁻⁶ a 10 ⁻¹¹ M, respectivamente. b O espectro Raman de 10 ⁻³ M Rh6G em substrato de silício. c Espectros Raman de Rh6G com uma concentração de 10 ⁻⁷ M. d , e Distribuição de intensidade dos picos em 1360 cm ⁻¹ e 774 cm ⁻¹ para o Rh6G com uma concentração de 10 ⁻⁷ M de 10 lotes diferentes de substratos de matriz vertical GNR

C _SERS e C _Ref são a concentração de Rh6G no substrato SERS (10 ⁻¹⁰ M) e a referência (10 ⁻³ M), respectivamente. eu _SERS e eu _Ref são as intensidades SERS das matrizes GNR após absorver os sinais Rh6G e Raman de referência, respectivamente. As intensidades do pico Raman em 613 cm ⁻¹ do Rh6G são calculados que I _SERS / eu _Ref , C _SERS / C _Ref , e os EF são cerca de 0,0965, 10 ⁻⁷ e 9,65 × 10 ⁵ , separadamente. A FE calculada em nossos experimentos é consistente com a magnitude relatada na literatura para substrato automontado [17, 35, 36].

Em geral, o substrato não tem apenas boa sensibilidade, mas também excelente reprodutibilidade para as aplicações SERS. Para apresentar boa reprodutibilidade, selecionamos aleatoriamente 10 pontos do substrato depositado nas moléculas Rh6G. Como mostrado na Fig. 6c, os picos Raman de Rh6G são consistentes com os da Fig. 6a. Os picos Raman de Rh6G em posições diferentes não são movidos. Além disso, o desvio padrão relativo (RSD) do pico Raman, como um parâmetro importante, é utilizado para avaliar a qualidade da reprodutibilidade do substrato. Aqui, a fórmula de desvio relativo pode ser expressa como RSD =SD / I _m [37], onde o DP é a intensidade do desvio padrão do pico e I _m é a intensidade Raman média do pico principal. Calculamos os valores RSD dos picos Raman em 1362 cm ⁻¹ e 774 cm ⁻¹ dos 10 pontos estatísticos, respectivamente. Os valores RSD são cerca de 10,7% e 9,0% na Fig. 6d e e, respectivamente, o que indica que a propriedade SERS dos arranjos verticais GNR tem excelente reprodutibilidade.

A estabilidade é usada como outro fator importante para avaliar a qualidade dos substratos SERS. A fim de verificar o substrato com alta estabilidade, conforme mostrado na Fig. 7a, espectros Raman de Rh6G com a concentração de 10 ⁻⁷ M no substrato de matriz vertical GNR são dados após 30 dias e 60 dias. Com o passar do tempo, as intensidades do sinal SERS das moléculas Rh6G diminuem até certo ponto após 30 e 60 dias devido à perda da atividade SERS. No entanto, os sinais Raman das moléculas Rh6G no substrato não são obviamente atenuados. As intensidades e o deslocamento Raman dos picos característicos a 774 cm ⁻¹ e 1360 cm ⁻¹ são contados na Fig. 6b para os diferentes períodos, respectivamente. Mesmo que o substrato embebido com Rh6G seja exposto ao ar por 60 dias, Rh6G no substrato ainda mantém um bom sinal de SERS. Para o pico em 774 cm ⁻¹ , a perda de sinais Raman de Rh6G é de cerca de 5,4% e 9,3% após 30 dias e 60 dias. Para o pico em 1360 cm ⁻¹ , a perda de sinais Raman de Rh6G é de cerca de 5,3% e 11%, respectivamente. Combinado com relatórios anteriores [38, 39], pode-se considerar que os arranjos verticais GNR atuais têm boa estabilidade. Combinando as vantagens mencionadas acima, este substrato possui grande potencial de detecção e detecção.

a Espectros Raman de 10 ⁻⁷ M Rh6G no substrato de matriz vertical GNR com dias diferentes. b Comparação com as intensidades dos sinais SERS em picos de 774 cm ⁻¹ e 1360 cm ⁻¹

Conclusão

Em resumo, preparamos com sucesso matrizes verticais GNR auto-montadas por um método de evaporação. Mais importante, descobrimos que a morfologia das matrizes verticais GNR pode ser regulada alterando o tempo de imersão para um bom efeito de aumento de Raman. Com base na teoria do campo EM, usamos o software COMSOL para analisar e discutir a distribuição local do campo EM do array vertical GNR e substrato de desordem. Os resultados estão quase de acordo com os dados do experimento. Além disso, estudamos a atividade SERS do arranjo vertical de GNRs com base no tempo ótimo de imersão do substrato. O substrato como fabricado pode detectar Rh6G em concentrações tão baixas quanto 10 ⁻¹¹ M devido ao realce do campo eletromagnético local e mostram grande reprodutibilidade e estabilidade. Portanto, arranjos verticais GNR com excelente sensibilidade e estabilidade podem ser usados para detecção de espécies, sensoriamento e outros campos.

Abreviações

CTAB:: Brometo de cetiltrimetilamónio
CV:: Violeta cristal
FEM:: Método do elemento finito
GNRs:: Nanobastões de ouro
Rh6G:: Rodamina 6G
RSD:: Desvio padrão relativo
SEF:: Fluorescência aprimorada de superfície
SEM:: Microscópio eletrônico de varredura
SERS:: Espalhamento Raman aprimorado pela superfície
Si:: Wafers de silício
SPR:: Ressonância de plasmon de superfície

Deposição de camada atômica de camadas tampão para o crescimento de arranjos de nanotubos de carbono alinhados verticalmente Agregação horizontal de óxido de grafeno reduzido em monocamada sob irradiação UV profunda em solução

Nanomateriais

Materiais Poliméricos

biológico

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