13:48 2023-03-28
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Substrat nanostructurat, reutilizabil pentru detectarea ultra-sensibilă a poluanților
_ Substrat nanostructurat, reutilizabil pentru detectarea ultra-sensibilă a poluanților
Imprăștirea Raman îmbunătățită la suprafață (sau spectroscopie), cunoscută sub numele de SERS, este o metodă de analiză avansată care extinde gama de aplicații Raman la analiza urmelor, cum ar fi parți-per- detectarea la nivel de milioane a unui poluant în apă sau în diferite lichide. SERS are un potențial ridicat de a fi utilizat în domeniile biochimiei, criminalisticii, siguranței alimentelor, detectarea amenințărilor și diagnosticarea medicală.
Dar înainte ca metoda să poată fi aplicată la nivel industrial și clinic niveluri, există încă nevoie de substraturi SERS ieftine și fiabile care să permită semnale spectrale reproductibile. Oamenii de știință de materiale de la Universitatea Kiel au dus abordarea SERS la un nivel avansat prin dezvoltarea unui nou substrat cu nanostructuri plasmonice și fotocatalitice. Mărește sensibilitatea, rezoluția spațială și temporală și duce la analize de 50 de ori mai puternice decât SERS clasic.
Cercetătorii au proiectat acest nou substrat pentru a fi reutilizabil, ceea ce reduce semnificativ costul. Rezultatele lor au fost publicate în revista Small.
Spectroscopia Raman – numită după fizicianul și câștigătorul Premiului Nobel Chandrasekhara Venkata Raman – este o metodă de determinare a compoziției chimice a materialelor. Prin urmare, poate detecta și substanțe nocive. În acest scop, o probă de material este iradiată cu un laser. Pe baza semnalului Raman reflectat, se pot trage concluzii despre proprietățile materialului.
„Sustratul joacă cel mai important rol în performanța acestei tehnici analitice, deoarece interacțiunile cu lumina laser influențează Semnal Raman”, explică Josiah Ngenev Shondo. În calitate de cercetător doctorat la catedra pentru materiale multicomponente, el lucrează pentru a îmbunătăți detectarea și curățarea fotocatalitică a poluanților din apă.
Prin combinarea materialelor cu proprietăți diferite, cercetătorii au reușit acum să producă un nou substrat pentru analiza SERS care a îmbunătățit semnalul Raman cu un factor de 50 în comparație cu SERS clasic.
„Acest lucru este mai mult decât a fost raportat până acum pentru această metodă”, spune profesorul Oral Cenk Aktas. Acest lucru crește enorm sensibilitatea, rezoluția spațială și temporală în analiza materialelor în urme. Drept urmare, chiar și cantități foarte mici de material pot fi acum analizate într-un timp scurt. Înainte și după analiza materialului, cercetătorii iradiază substratul cu lumină UV pentru activare și, respectiv, curățare.
„În acest fel, analitul este descompus și substratul, care este destul de costisitor, poate fi re- folosit de mai multe ori acum. Am arătat că substratul nostru poate fi reutilizat de cel puțin douăzeci de ori fără nicio pierdere a activității sale Raman", continuă Aktas.
Cercetătorii au creat noua suprafață cu o compoziție de structuri nanocolumnare, un rețea de nanofisuri, faze de oxizi mixte la scară nanometrică și structuri nanometalice ("4N-in-1"). Această suprafață îmbunătățește semnalul Raman și oferă o sensibilitate ridicată de detecție. Recent, a fost propusă PIERS (Photo Induced Enhanced Raman Spectroscopy), o nouă extensie a metodei SERS.
Cu noul lor substrat PIERS „4N-in-1”, echipa de cercetare combină conceptele plasmonice și de fotocataliză pentru a obține rezoluție înaltă și îmbunătățirea semnalului în analiza SERS. "Sustratul nostru reunește diverse proprietăți superioare pe același substrat. Pe lângă nanostructurile plasmonice, este compus dintr-un strat de dioxid de titan extrem de activ", spune dr. Salih Veziroglu.
"Acest substrat este rezultatul multor ani de experiență de lungă durată și a diverselor expertize în cadrul catedrei noastre. Acum dorim să transferăm descoperirile noastre din cercetarea fundamentală într-o aplicație", spune profesorul Franz Faupel, șeful departamentului. scaunul. Substratul lor poate fi combinat cu ușurință cu orice tip de spectroscopie Raman, iar acest lucru poate declanșa diverse aplicații noi.
Pentru a aduce pe piață metoda lor avansată de spectroscopie Raman, ei caută alte grupuri de cercetare și companii din tehnologie de laborator și analitică. De asemenea, ei plănuiesc să combine metoda lor cu inteligența artificială (AI) pentru a crea o bază de date cuprinzătoare pentru analiza materialelor. Acest lucru ar putea permite detectarea mai rapidă și mai precisă a moleculelor individuale.
O idee pentru o aplicație concretă a fost deja investigată de Shondo în teza sa de doctorat, care este pe cale să fie finalizată. În 2018, cercetătorul de materiale a venit la Universitatea Kiel cu o bursă de la Serviciul German de Schimb Academic (DAAD) intenționat să facă ceva cu privire la poluarea mediului în țara sa de origine, Nigeria. Extracția marilor zăcăminte de petrol ale țării contaminează solurile, râurile și chiar apa potabilă.
Cu noul substrat dezvoltat de Shondo și colegii săi, el vede potențialul de a-l folosi cu echipamente portabile de spectroscopie Raman în Nigeria: „ Deoarece chiar și cantități mici de ulei pot fi detectate și chiar îndepărtate, această metodă ar putea fi utilizată într-un stadiu incipient și poate preveni deteriorarea mai gravă a mediului.”
Comentarii:
Adauga Comentariu