گروهی از محققان سنگاپوری یک آرایه بسیار منظم فشرده از خوشه‌های نانوذره‌ای طلا تولید کرده‌اند که می‌تواند عملکرد حسگرهای SERS را بهبود بخشد.
بهبود SERS با استفاده از نانوذرات طلا
سرطان، عوامل بیماری‌زای غذایی و تهدیدهای زیستی را می‌توان با استفاده از روشی به‌نام طیف‌سنجی رامان بهبودیافته سطحی (SERS) شناسایی کرد. با این حال برای افزایش حساسیت این روش، سیگنال‌های حاصل از این مولکول‌ها باید به شدت تقویت شوند و حسگرهای SERS نیاز به بهینه‌سازی دارند. حال گروهی از محققان A*STAR یک آرایه بسیار منظم فشرده از خوشه‌های نانوذره‌ای طلا تولید کرده‌اند که می‌تواند عملکرد حسگرهای SERS را بهبود بخشد.
«پراکنش رامان» زمانی اتفاق می‌افتد که مولکول‌ها تابش‌هایی با طول موج متفاوت از تابش فرودی منتشر می‌کنند. با ایجاد تماس میان این مولکول‌ها با سطوح فلزی نانوساختار که تحت تابش لیزر با طول موج مشخص قرار دارند، می‌توان آنها را با استفاده از SERS شناسایی کرد. یک حسگر سطحی ایده‌ال باید دارای ویژگی‌های زیر باشد: حاوی نانوساختارهای فلزی فشرده (به‌طور معمول از جنس طلا یا نقره) برای تشدید پراکنش رامان؛
دارای آرایش منظم برای تولید تکرارپذیر سطوح سیگنال ؛
مقرون‌به‌صرفه از نظر اقتصادی؛
دارای استحکام مکانیکی جهت حفظ عملکرد مناسب در طول زمان.
تعداد کمی از راهکارهای موجود تمام ویژگی‌های فوق را برآورده می‌سازند. با این حال، فونگ لینگ یاپ و سیواشانکار کریشنامورثی در موسسه تحقیقات و مهندسی مواد A*STAR در سنگاپور به همراه همکارانشان آرایه‌های نانوخوشه‌ای بسیار منظم و فشرده‌ای از طلا تولید کرده‌اند که مطلوب‌ترین ویژگی‌ها را از نظر ساخت و حسگری دارا هستند. آنها علاوه بر سطوح صاف، توانستند نوک الیاف نوری را نیز با این آرایه‌ها روکش‌دهی کنند؛ از این ساختارها می‌توان در کاربردهای حسگری از راه دور همچون پایش آلاینده‌های پرخطر استفاده کرد.
این محققان با استفاده از سطوح روکش‌دهی شده با نانوذرات پلیمری خودشکل‌دهنده، آرایه‌های خود را به روش خودآرایی تولید کردند؛ نانوذرات طلا به صورت خودبه‌خودی به سطوح پلیمری متصل شده و خوشه‌های طلا را شکل می‌دهند.
آنها توانستند با تغییر اندازه و چگالی ساختارهای پلیمری، اندازه و چگالی خوشه‌های طلا را تنظیم کرده و بیشترین بهبود SERS را به‌دست آورند. روش آنها همچنین از کارایی بالایی برخوردار است. برای روکش‌دهی یک ویفر با قطر ۱۰۰ میلی‌متر یا روکش‌دهی نوک ۲۰۰ فیبر نوری، کمتر از ۱۰۰ میلی‌گرم پلیمر و ۱۰۰ میلی‌گرم نانوذرات طلا مورد نیاز است. از آنجایی که این روش به‌معنای واقعی کلمه «خودآرایی» است، نیاز به تجهیزات خاص یا اتاق‌های تمیز ندارد و بنابراین برای تولید کم‌هزینه تجاری مناسب است.
جزئیات این کار در مجله ACS Nano منتشر شده است.
