Summary
Dieses Protokoll beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein flexibles Substrat für die oberflächenverstärkte Raman-Streuung. Diese Methode wurde beim erfolgreichen Nachweis niedriger Konzentrationen von R6G und Thiram eingesetzt.
Abstract
In diesem Artikel wird eine Herstellungsmethode für ein flexibles Substrat vorgestellt, das für die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) entwickelt wurde. Silbernanopartikel (AgNPs) wurden durch eine Komplexierungsreaktion mit Silbernitrat (AgNO3) und Ammoniak synthetisiert, gefolgt von einer Reduktion mit Glukose. Die resultierenden AgNPs wiesen eine gleichmäßige Größenverteilung von 20 nm bis 50 nm auf. Anschließend wurde 3-Aminopropyltriethoxysilan (APTES) verwendet, um ein PDMS-Substrat zu modifizieren, das mit Sauerstoffplasma oberflächenbehandelt worden war. Dieser Prozess erleichterte die Selbstorganisation von AgNPs auf dem Substrat. Eine systematische Evaluierung des Einflusses verschiedener experimenteller Bedingungen auf die Substratleistung führte zur Entwicklung eines SERS-Substrats mit exzellenter Leistung und einem Enhanced Factor (EF). Mit diesem Substrat wurden beeindruckende Nachweisgrenzen von 10-10 M für R6G (Rhodamin 6G) und 10-8 M für Thiram erreicht. Das Substrat wurde erfolgreich zum Nachweis von Pflanzenschutzmittelrückständen auf Äpfeln eingesetzt und lieferte sehr zufriedenstellende Ergebnisse. Das flexible SERS-Substrat weist ein großes Potenzial für reale Anwendungen auf, einschließlich der Detektion in komplexen Szenarien.
Introduction
Die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) als eine Art der Raman-Streuung bietet die Vorteile einer hohen Empfindlichkeit und schonender Detektionsbedingungen und kann sogar die Detektion einzelner Moleküle erreichen 1,2,3,4. Metallnanostrukturen, wie Gold und Silber, werden typischerweise als SERS-Substrate verwendet, um die Detektion von Substanzen zu ermöglichen 5,6. Die Verbesserung der elektromagnetischen Kopplung auf nanostrukturierten Oberflächen spielt eine wichtige Rolle in SERS-Anwendungen. Metallische Nanostrukturen mit unterschiedlichen Größen, Formen, Abständen zwischen den Partikeln und Zusammensetzungen können sich zu zahlreichen "Hotspots" zusammenschließen, die aufgrund lokalisierter Oberflächenplasmonenresonanzen intensive elektromagnetische Felder erzeugen 7,8. In vielen Studien wurden Metallnanopartikel mit unterschiedlichen Morphologien als SERS-Substrate entwickelt, was ihre Wirksamkeit bei der Erzielung einer SERS-Verbesserung belegt 9,10.
Flexible SERS-Substrate finden breite Anwendungen, wobei Nanostrukturen in der Lage sind, SERS-Effekte zu erzeugen, die auf flexiblen Substraten abgeschieden werden, um die direkte Detektion auf gekrümmten Oberflächen zu erleichtern. Flexible SERS-Substrate werden zum Detektieren und Sammeln von Analyten auf unregelmäßigen, nicht-planaren oder gekrümmten Oberflächen eingesetzt. Zu den üblichen flexiblen SERS-Substraten gehören Fasern, Polymerfilme und Graphenoxidfilme11, 12, 13, 14. Unter ihnen ist Polydimethylsiloxan (PDMS) eines der am weitesten verbreiteten Polymermaterialien und bietet Vorteile wie hohe Transparenz, hohe Zugfestigkeit, chemische Stabilität, Ungiftigkeit und Haftung15,16,17. PDMS hat einen geringen Raman-Querschnitt, so dass sein Einfluss auf das Raman-Signal vernachlässigbar ist18. Da das PDMS-Prepolymer in flüssiger Form vorliegt, kann es durch Hitze oder Licht ausgehärtet werden, was ein hohes Maß an Kontrollierbarkeit und Komfort bietet. PDMS-basierte SERS-Substrate sind relativ verbreitete flexible SERS-Substrate, die in früheren Studien verwendet wurden, um verschiedene Metallnanopartikel zum Nachweis verschiedener biochemischer Substanzen mit vorbildlicher Leistung einzubetten19,20.
Bei der Herstellung von SERS-Substraten ist die Herstellung von Nanogap-Strukturen von entscheidender Bedeutung. Die physikalische Abscheidungstechnologie bietet Vorteile wie hohe Skalierbarkeit, Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit, erfordert jedoch in der Regel gute Vakuumbedingungen und spezielle Ausrüstung, was ihre praktischen Anwendungen einschränkt21. Darüber hinaus ist die Herstellung von Nanostrukturen im Bereich von wenigen Nanometern mit herkömmlichen Abscheidungstechniken nach wie vor eine Herausforderung22. Folglich können Nanopartikel, die durch chemische Methoden synthetisiert werden, durch verschiedene Wechselwirkungen an flexiblen transparenten Filmen adsorbiert werden, was die Selbstorganisation metallischer Strukturen auf der Nanoskala erleichtert. Um eine erfolgreiche Adsorption zu gewährleisten, können Wechselwirkungen durch physikalische oder chemische Modifikation der Filmoberfläche eingestellt werden, um ihre Oberflächenhydrophiliezu verändern 23. Silbernanopartikel weisen im Vergleich zu Goldnanopartikeln eine bessere SERS-Leistung auf, aber ihre Instabilität, insbesondere ihre Anfälligkeit für Oxidation an der Luft, führt zu einer raschen Abnahme des SERS-Verstärkungsfaktors (EF), was sich auf die Substratleistung auswirkt24. Daher ist es wichtig, eine stabile Partikelmethode zu entwickeln.
Das Vorhandensein von Pestizidrückständen hat große Aufmerksamkeit erregt, was zu einem dringenden Bedarf an robusten Methoden führt, die in der Lage sind, verschiedene Klassen gefährlicher Chemikalien in Lebensmitteln vor Ort schnell zu erkennen und zu identifizieren25,26. Flexible SERS-Substrate bieten einzigartige Vorteile in der Praxis, insbesondere im Bereich der Lebensmittelsicherheit. In diesem Artikel wird eine Methode zur Herstellung eines flexiblen SERS-Substrats vorgestellt, indem synthetisierte glukosebeschichtete Silbernanopartikel (AgNPs) auf ein PDMS-Substrat geklebt werden (Abbildung 1). Das Vorhandensein von Glukose schützt die AgNPs und mildert die Silberoxidation in der Luft. Das Substrat weist eine ausgezeichnete Detektionsleistung auf und ist in der Lage, Rhodamin 6G (R6G) bis zu einer Tiefe von 10-10 M und Pestizid Thiram bis zu 10-8 M mit guter Gleichmäßigkeit zu detektieren. Darüber hinaus kann das flexible Substrat für die Detektion durch Bindung und Probenahme eingesetzt werden, mit zahlreichen potenziellen Anwendungsszenarien.
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Protocol
1. Synthese von Nanopartikeln
- Herstellung von Silbernitratlösung
- Mit einer Präzisionswaage werden 0,0017 g Silbernitrat in AR-Qualität (AgNO3, siehe Materialtabelle) abgemessen und zu 10 ml deionisiertem Wasser (DI) gegeben. Rühren Sie die Mischung um, um eine 10-3 mol/LAgNO3-Lösung zu erhalten.
- Herstellung des Silber-Ammoniak-Komplexes
- Nehmen Sie 1 ml Ammoniakwasser in AR-Qualität (NH3. H2O, siehe Werkstofftabelle) mit einer Spritze aufrufen und unter Rühren tropfenweise in die Silbernitratlösung geben. Stoppen Sie die tropfenweise Zugabe, wenn die Lösung klar wird.
- Herstellung der Glukoselösung
- Mit einer präzisen Waage 0,36 g Glukosepulver in AR-Qualität (siehe Materialtabelle) abmessen und zu 10 ml DI-Wasser hinzufügen. Rühren Sie die Mischung gründlich um, um eine 0,2 M Glukoselösung zu erhalten.
- Synthese von Silbernanopartikeln (AgNPs)
- Mit einer Pipettenpistole werden 30 μl des Silber-Ammoniak-Komplexes (hergestellt in Schritt 1.2) in Abständen von 30 Minuten zu der Glukoselösung (hergestellt in Schritt 1.3) gegeben. Wiederholen Sie diesen Vorgang 4-6 Mal unter Rühren, bis die Lösung gelb wird.
2. Vorbereitung von flexiblen Substraten
- Vorbereitung des PDMS-Substrats
- Um das PDMS-Substrat zu synthetisieren, nehmen Sie etwa 5 g PDMS-A-Lösung und fügen Sie B-Lösung (aus einem handelsüblichen Kit, siehe Materialtabelle) in einem Verhältnis von 1:10 hinzu.
- Rühren Sie um und mischen Sie die PDMS-A- und -B-Lösungen gründlich.
- Das gemischte PDMS in eine quadratische Form geben und anschließend im 80 °C heißen Backofen 2 h backen.
- Nachdem Sie das PDMS durch den obigen Prozess ausgehärtet haben, schneiden Sie das PDMS mit einem Skalpell entlang des dunklen Gitters der Petrischale und erstellen Sie kleine PDMS-Würfel mit Abmessungen von ca. 1 cm x 1 cm.
- Modifikation der Oberfläche
- Unterziehen Sie die oben genannten kleinen PDMS-Stücke einer Plasmabehandlung. Verwenden Sie einen tragbaren Plasmaprozessor (siehe Materialtabelle) und bewegen Sie ihn ca. 5-10 cm über der PDMS-Oberfläche hin und her, um eine Oberflächenplasmabehandlung durchzuführen.
- Verwenden Sie den Plasmaprozessor, um die Oberfläche zu modifizieren, indem Sie die Bildung von Hydroxylgruppen auf der PDMS-Oberfläche induzieren und sie hydrophil machen27.
- Modifikation mit APTES
- Bereiten Sie eine 10%ige APTES-Lösung vor (siehe Materialtabelle).
- Das in Schritt 2.2 erhaltene oberflächenmodifizierte PDMS wird in die APTES-Lösung getaucht und 10 h einwirken gelassen. Dadurch kann APTES an die Hydroxylgruppen auf der PDMS-Oberfläche binden.
- Selbstorganisation von AgNPs
- Das in Schritt 2.3 erhaltene PDMS-Substrat wird 10 h lang in die in Schritt 1.4 synthetisierte AgNPs-Lösung getaucht. Dadurch werden die AgNPs selbst auf dem PDMS-Substrat zusammengebaut, wodurch das endgültige flexible SERS-Detektionssubstrat entsteht.
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Representative Results
In dieser Studie wurde ein flexibles SERS-Substrat entwickelt, das aus synthetischen AgNPs besteht, die in Glukose eingewickelt und unter Verwendung von APTES auf PDMS selbstorganisiert sind, um eine hervorragende Detektionsleistung für praktische Pestizidnachweisanwendungen zu erzielen. Die Nachweisgrenzen für R6G und Thiram wurden beide bei 10-10 M bzw. 10-8 M erreicht, mit einem Verstärkungsfaktor (EF) von 1 x 10 5. Darüber hinaus zeigte das Substrat eine Gleichmäßigkeit.
Die in Glukose eingewickelten AgNPs wurden mit einer verbesserten Tollens-Methodesynthetisiert 28,29. Diese AgNP-Anordnung erzeugte nicht nur ein starkes SERS-Signal, sondern schirmte auch das Silber in den AgNPs effektiv vor Oxidation ab, wodurch die Detektionsleistung erhalten blieb. Auf den Bildern der Umweltrasterelektronenmikroskopie (ESEM) in Abbildung 2 erschienen die synthetisierten Partikel relativ einheitlich, wobei die meisten einen Durchmesser zwischen 40 und 50 nm aufwiesen. Die äußere Schicht der AgNPs war von einer Glukoseschicht umhüllt. Diese Struktur bildete eine dielektrische Schicht für die äußere Schicht der AgNPs und schirmte die Silberpartikel vor Oxidation ab, wenn sie der Luft ausgesetzt wurden, wodurch die SERS-Leistung erhalten blieb.
Es ist offensichtlich, dass sich zwischen den Lücken der AgNPs ein stark verstärktes elektrisches Feld bildet, das als Hauptursache für das SERS-Signal dient. Daher wird das Substrat mit AgNPs auf flexiblen Substraten dicht immobilisiert, um eine verbesserte Leistung zu erzielen (Abbildung 3). Das in dieser Studie entwickelte selbstorganisierte flexible SERS-Substrat ist einfach, hochwertig und frei von giftigen oder schädlichen Substanzen und damit umweltfreundlich.
Das in dieser Studie hergestellte flexible SERS-Substrat zeigte eine hervorragende Detektionsleistung. Um ein SERS-Substrat zu evaluieren, ist der entscheidende Aspekt seine Detektionsfähigkeit. Hier wurde der Enhancement Factor (EF) definiert, um die Enhancement-Leistung des Substrats zu bewerten, und R6G (siehe Materialtabelle) wurde verwendet, um die Nachweisgrenze zu bestimmen. Die EF wurde von30 beschrieben:
EF = (ISERS / I Raman) × (NRaman / N SERS)
Die Spitzenpositionen31 von R6G und die entsprechenden Werte sind in Tabelle 1 dargestellt.
In dieser Studie wurde das Raman-Spektrum mit einem 633-nm-Laser mit 10x- und 50x-Objektiven ermittelt. Die Integrationszeit wurde für die Spektralerfassung während der Messung auf 10 s festgelegt, wobei die einfallende Laserleistung bei 3,7 mW lag. Durch die Zugabe von 30 μl R6G-Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen auf das Substrat und die Beobachtung des Raman-Signals durch direkte Detektion zeigt Abbildung 4, dass das Substrat eine ausgezeichnete Detektionsfähigkeit aufweist und eine Nachweisgrenze von 10-10 M für R6G erreicht, was auf eine starke Detektionsleistung hinweist. Anschließend wurde unter Verwendung von 10-5 M R6G als Testsonde der Verstärkungsfaktor (EF) des Substrats auf 1 x 10 5 berechnet (der Berechnungsprozess ist in der Zusatzdatei 1 detailliert beschrieben), was einen bemerkenswerten Verstärkungseffekt zeigt (Abbildung 5).
Das flexible SERS-Substrat ermöglichte den Nachweis von Pestiziden. Thiram, ein im Obst- und Gemüseanbau weit verbreitetes Pestizid für Dithiocarbamat (DTC), zielt darauf ab, Pilzkrankheiten zu bekämpfen und eine Verschlechterung während der Lagerung und des Transports zu verhindern32. Eine wiederholte Exposition oder Einnahme von Thiram-Rückständen kann jedoch zu gesundheitlichen Problemen wie Lethargie, Muskeltonusverlust und schweren fetalen Fehlbildungen führen33,34. Daher ist der Nachweis von Thiram auf Spurenniveau auf den Oberflächen von Obst und Gemüse von entscheidender Bedeutung. Die Raman-Gipfel35 von Thiram und ihre Ursachen sind in Tabelle 2 beschrieben.
Verschiedene Konzentrationen von Thiram wurden auf das flexible Substrat aufgetragen, um seine Detektionsleistung zu bewerten. Abbildung 6 zeigt, dass für die Thiram-Detektion die drei primären charakteristischen Peaks klar sind und die Nachweisgrenze bei 10-8 m erreicht ist.
Das flexible Substrat ermöglichte praktische Detektionen. Im Alltag verbleiben manchmal Pestizidrückstände auf den Oberflächen von Früchten. Der Verzehr von ungewaschenen Früchten kann gesundheitliche Risiken bergen. In dieser Studie wurde das flexible SERS-Substrat mit einer "Paste-and-Peel-off"-Methode aufgetragen, bei der das Substrat auf der Oberfläche eines Apfels befestigt und dann zur Inspektion entfernt wurde.
Abbildung 7 zeigt, dass mit dieser Methode der Nachweis von 10-7 M Thiram mit relativ klaren Spektrallinien erreicht wurde. So kann das hergestellte flexible SERS-Substrat die Nachweismethode "Paste and Peel-off" erleichtern, Pestizidrückstände auf Fruchtoberflächen effektiv identifizieren und wertvolle praktische Anwendungen bieten.
Das in dieser Studie vorgestellte flexible SERS-Substrat zeigte nicht nur eine bemerkenswerte Detektionsleistung, sondern bot auch praktische Anwendungsszenarien.
Abbildung 1: Schematischer Aufbau des flexiblen PDMS-SERS-Substrats. Abbildung zeigt das Design des flexiblen PDMS-Substrats (Polydimethylsiloxan), das für Experimente mit oberflächenverstärkter Ramanstreuung (SERS) verwendet wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 2: ESEM-Aufnahme von synthetisierten AgNPs. Umgebungsrasterelektronenmikroskopie (ESEM) Bild mit den synthetisierten AgNPs (Silbernanopartikeln). Der Maßstabsbalken im Bild beträgt 2 μm, und der Durchmesser der AgNPs reicht von etwa 20 nm bis 50 nm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 3: Simulation von AgNPs. Die Simulation zeigt AgNPs (Silber-Nanopartikel) mit signifikanter lokalisierter Feldverstärkung, die im Spalt zwischen den Partikeln auftritt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 4: SERS-Signale unterschiedlicher R6G-Konzentrationen. Oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS)-Signale, die für verschiedene Konzentrationen von R6G (Rhodamin 6G) erhalten wurden. Die Spitzenpositionen in der Abbildung stimmen mit denen in Tabelle 1 überein. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 5: SERS-Signale von R6G auf dem flexiblen Substrat. Oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS)-Signale von R6G (Rhodamin 6G), die von 10 zufälligen Punkten auf dem flexiblen Substrat gesammelt wurden, um die Gleichmäßigkeit zu demonstrieren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 6: SERS-Signale verschiedener Thiram-Konzentrationen. Oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS)-Signale, die für verschiedene Konzentrationen von Thiram erhalten wurden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Abbildung 7: SERS-Signale von Thiram auf der Fruchtoberfläche. Oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS)-Signale von Thiram, die von der Oberfläche eines Apfels mit der "Paste and Peel-off"-Methode gewonnen wurden. Die Nachweisgrenze erreichte 10-7 M Thiram. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
| Spitzenposition (cm-1) | Zuweisung |
| 612 | C-C-C Biegeschwingungen in der Ebene |
| 774 | C-H Dehnung |
| 1127 | C-H Biegeschwingung in der Ebene |
| 1180 | C-H und N-H Biegeschwingungen |
| 1310 | C=C Dehnung |
| 1364 | Dehnungsschwingung der C-C-Bindung |
| 1509 | Dehnungsschwingung der C-C-Bindung |
| 1574 | Dehnungsschwingung der C=O-Bindung |
| 1647 | Dehnungsschwingung der C-C-Bindung |
Tabelle 1: Raman-Verschiebung und Frequenzmodenzuweisung im R6G-SERS-Spektrum. Tabelle mit Raman-Verschiebungswerten und den entsprechenden Frequenzmodenzuweisungen im oberflächenverstärkten Raman-Streuspektrum (SERS) von R6G (Rhodamin 6G).
| Spitzenposition (cm-1) | Zuweisung |
| 440 | CH3-N-C-Verformung (δ (CH3-N-C)), C=S-Streckung (υ(C=S)) |
| 549 | S-S symmetrische Streckung (υs (S-S)) |
| 928 | C=S-Dehnung (υ (C=S)), C-N-Dehnung (υ (CH3-N)) |
| 1136 | C-N-Dehnung (υ (C-N)), die schaukelnden CH3-Moden (ρ(CH3)) |
| 1388 | C-N-Streckung (υ (C-N)), CH3-symmetrische Verformung (υ(C=S)) |
Tabelle 2: Raman-Verschiebung und Frequenzmodenzuweisung im Thiram SERS-Spektrum. Tabelle mit Raman-Verschiebungswerten und den entsprechenden Frequenzmodenzuweisungen im oberflächenverstärkten Raman-Streuungsspektrum (SERS) von Thiram.
Ergänzungsdatei 1: Berechnung des Verstärkungsfaktors (ER). Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.
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Discussion
In dieser Studie wurde ein flexibles SERS-Substrat eingeführt, das AgNPs durch chemische Modifikation an PDMS bindet und eine hervorragende Leistung erzielt. Bei der Partikelsynthese, insbesondere bei der Silber-Ammoniak-Komplexsynthese (Schritt 1.2), spielt die Farbe der Lösung eine entscheidende Rolle. Die Zugabe von zu viel Ammoniakwasser kann die Qualität der AgNP-Synthese beeinträchtigen und möglicherweise zu erfolglosen Nachweisergebnissen führen. Während des Syntheseprozesses sollte auf die Substratmodifikation (Schritt 2.2) geachtet werden. Andernfalls können AgNPs nicht richtig an PDMS binden, was zu einer geschwächten Erkennungsleistung führt.
In praktischen Vorbereitungen kann die Detektionsleistung des SERS-Substrats eine Instabilitätaufweisen 22. Dies kann durch einen Wechsel des Lösungsmittels der Substanz optimiert werden. Zum Beispiel führt die Verwendung von Acetonitril als Lösungsmittel für Thiram zu besseren Ergebnissen als die Verwendung von Ethanol. Darüber hinaus kann sich die Qualität von Thiram auf das detektierte SERS-Signal auswirken, was unterstreicht, wie wichtig es ist, sicherzustellen, dass die verwendeten Reagenzien während des Nachweises innerhalb ihres Verfallsdatums liegen.
Im Vergleich zu anderen Studien36,37,38 ist die in dieser Studie vorgeschlagene Detektionsmethode des flexiblen SERS-Substrats einfach. AgNPs können durch eine einfache Methode leicht synthetisiert werden, wodurch komplexe experimentelle Bedingungen und Umgebungen sowie komplizierte Herstellungsprozesse vermieden werden. Das Substrat ist umweltfreundlich und bringt keine schädlichen Schadstoffe ein. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Glukoseschicht um AgNPs herum die Verstärkungswirkung von Silberpartikeln schwächen kann, was darauf hindeutet, dass eine weitere Verbesserung des Verstärkungsfaktors (EF) des SERS-Substrats erforderlich ist. Das flexible SERS-Substrat, das mit der Methode in dieser Studie hergestellt wurde, erfordert auch weitere Untersuchungen zum Nachweis von Biomolekülen.
Das in dieser Studie vorgeschlagene flexible SERS-Substrat demonstriert die Anwendbarkeit in realen Szenarien, bereichert die Methoden zum Nachweis von Pestizidrückständen und hat erhebliche Auswirkungen. Darüber hinaus birgt das flexible SERS-Substrat in zukünftigen Anwendungen ein großes Potenzial für biomedizinische Anwendungen.
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Disclosures
Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte bestehen.
Acknowledgments
Die Forschung wird von der National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61974004 und 61931018) sowie dem National Key R&D Program of China (Grant No. 2021YFB3200100) unterstützt. Die Studie würdigt das Elektronenmikroskopie-Labor der Universität Peking für den Zugang zu Elektronenmikroskopen. Darüber hinaus bedankt sich die Forschung bei Ying Cui und der School of Earth and Space Science der Peking University für ihre Unterstützung bei Raman-Messungen.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Zheng, F., Ke, W., Shi, L., Liu, H., Zhao, Y. Plasmonic Au-Ag janus nanoparticle engineered ratiometric surface-enhanced Raman scattering aptasensor for ochratoxin A detection. Analytical Chemistry. 91 (18), 11812-11820 (2019).
- Zhou, L., et al. Size-tunable gold aerogels: a durable and misfocus-tolerant 3D substrate for multiplex SERS detection. Advanced Optical Materials. 9 (17), 2100352 (2021).
- Fan, W., et al. Graphene oxide and shape-controlled silver nanoparticle hybrids for ultrasensitive single-particle surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensing. Nanoscale. 6 (9), 4843-4851 (2014).
- Xu, W., et al. Graphene-veiled gold substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy. Advanced Materials. 25 (6), 928-933 (2013).
- Li, H., et al. Graphene-coated Si nanowires as substrates for surface-enhanced Raman scattering. Applied Surface Science. 541, 0169-4332 (2021).
- Chin, C. Y., et al. High sensitivity enhancement of multi-shaped silver-nanoparticle-decorated hydrophilic PVDF-based SERS substrates using solvating pretreatment. Sensors and Actuators: B. Chemistry. 347, 130614 (2021).
- Volpe, G., Noack, M., Acimovic, S. S., Reinhardt, C., Quidant, R. Near-field mapping of plasmonic antennas by multiphoton absorption in poly(methyl methacrylate). Nano Letters. 12 (9), 4864-4868 (2012).
- Novikov, S. M., et al. Fractal shaped periodic metal nanostructures atop dielectric-metal substrates for SERS applications. ACS Photonics. 7 (7), 1708-1715 (2020).
- Li, J., et al. 300 mm wafer-level, ultra-dense arrays of Au-capped nanopillars with sub-10 nm gaps as reliable SERS substrates. Nanoscale. 6 (21), 12391-12396 (2014).
- Mecker, L. C., et al. Selective melamine detection in multiple sample matrices with a portable Raman instrument using surface-enhanced Raman spectroscopy-active gold nanoparticles. Analytica Chimica Acta. 733, 48-55 (2012).
- Shao, J. D., et al. PLLA nanofibrous paper-based plasmonic substrate with tailored hydrophilicity for focusing SERS detection. ACS Applied Materials & Interfaces. 7, 5391-5399 (2015).
- Chen, Y. M., Ge, F. Y., Guang, S. Y., Cai, Z. S. Low-cost and large-scale flexible SERS-cotton fabric as a wipe substrate for surface trace analysis. Applied Surface Science. 436, 111-116 (2018).
- Yang, L., Zhen, S. J., Li, Y. F., Huang, C. Z. Silver nanoparticles deposited on graphene oxide for ultrasensitive surface-enhanced Raman scattering immunoassay of cancer biomarker. Nanoscale. 10, 11942-11947 (2018).
- Creedon, N. C., Lovera, P., Furey, A., O'Riordan, A. Transparent polymer-based SERS substrates templated by a soda can. Sensors and Actuators, B. 259, 64-74 (2018).
- Shiohara, A., Langer, J., Polavarapu, L., Marzan, L. M. Solution processed polydimethylsiloxane/gold nanostar flexible substrates for plasmonic sensing. Nanoscale. 6, 9817-9823 (2014).
- Guo, H. Y., Jiang, D., Li, H. B., Xu, S. P., Xu, W. Q. Highly efficient construction of silver nanosphere dimers on poly (dimethylsiloxane) sheets for surface-enhanced Raman scattering. Journal of Physical Chemistry C. 117, 564-570 (2013).
- Park, S., Lee, J., Ku, H. Transparent and flexible surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensors based on gold nanostar arrays embedded in silicon rubber film. ACS Applied Materials Interfaces. 9, 44088-44095 (2017).
- Li, L. M., Chin, W. S. Rapid fabrication of a flexible and transparent Ag nanocubes@ PDMS film as a SERS substrate with high performance. ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (33), 37538-37548 (2020).
- Yang, J. L., et al. Quantitative detection using two-dimensional shell-isolated nanoparticle film. Journal of Raman Spectroscopy. 48, 919-924 (2017).
- Fortuni, B., et al. In situ synthesis of Au-shelled Ag nanoparticles on PDMS for flexible, long-life, and broad spectrum-sensitive SERS substrates. Chemical Communications. 53 (82), 11298-11301 (2017).
- Wu, J., et al. Graphene oxide scroll meshes prepared by molecular combing for transparent and flexible electrodes. Advanced Materials Technologies. 2 (2), 1600231 (2017).
- Li, Z. Y., et al. Silver nanowire-templated molecular nanopatterning and nanoparticle assembly for surface-enhanced Raman scattering. Chemistry-A European Journal. 25 (45), 10561-10565 (2019).
- Zhan, H. R., et al. Transfer printing for preparing nanostructured PDMS film as flexible SERS active substrate. Composites Part B: Engineering. 84, 222-227 (2016).
- West, P., et al. Searching for better plasmonic materials. Laser & Photonics Reviews. 4, 795-808 (2010).
- Anastassiades, M., Lehotay, S. J., Štajnbaher, d, Schenck, F. J. Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and "dispersive solid-phase extraction" for the determination of pesticide residues in produce. Journal of AOAC International. 86 (2), 412-431 (2003).
- 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).
- Damalas, C. A., Eleftherohorinos, I. G. Pesticide exposure, safety issues, and risk assessment indicators. International Journal of Environmental Research and Public Health. 8 (5), 1402-1419 (2011).
- Zannotti, M., Rossi, A., Giovannetti, R. SERS activity of silver nanosphere, triangular nanoplates, hexagonal nanoplates and quasi-spherical nanoparticles: effect of shape and morphology. Coatings. 10, 288 (2020).
- Zhu, J., et al. Large-scale fabrication of ultrasensitive and uniform surface-enhanced Raman scattering substrates for the trace detection of pesticides. Nanomaterials. 8 (7), 520 (2018).
- Lu, H., Zhu, L., Zhang, C. Mixing assisted "hot spots" occupying SERS strategy for highly sensitive in situ study. Analytical Chemistry. 90 (7), 4535-4543 (2018).
- Mao, H., et al. Microfluidic surface-enhanced Raman scattering sensors based on nanopillar forests realized by an oxygen-plasma-stripping-of-photoresist technique. Small. 10 (1), 127-134 (2014).
- Zhang, C. H., et al. Small and sharp triangular silver nanoplates synthesized utilizing tiny triangular nuclei and their excellent SERS activity for selective detection of Thiram residue in soil. ACS Applied Materials and Interfaces. 9, 17387-17398 (2017).
- Zhu, C., et al. Detection of dithiocarbamate pesticides with a spongelike surface-enhanced raman scattering substrate made of reduced graphene oxide-wrapped silver nanocubes. ACS Applied Materials and Interfaces. 9, 39618-39625 (2017).
- Zhu, J., et al. Highly sensitive and label-free determination of thiram residue using surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) coupled with paper-based microfluidics. Analytical Methods. 9, 6186-6193 (2017).
- Yu, Y., et al. Gold-nanorod-coated capillaries for the SERS-based detection of Thiram. ACS Applied Nano Materials. 2 (1), 598-606 (2019).
- Zhang, X., et al. 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. Mikrochim Acta. 189, 189-197 (2022).
- Lee, C. H., Tian, L., Singamaneni, S. Paper-based SERS swab for rapid trace detection on real-world surfaces. ACS Applied Materials and Interfaces. 2, 3429-3435 (2010).
- Cheng, H., et al. Drug preconcentration and direct quantification in biofluids using 3D-printed paper cartridge. Biosensors and Bioelectronics. 189, 113266-113277 (2021).
