表面増強ラマン散乱基板としての柔軟で超疎水性の銀ナノ粒子装飾された整列銀ナノワイヤーフィルム

はじめに

表面増強ラマン散乱（SERS）は、微量または単一分子の超高感度検出に使用できる前例のない技術として認識されています[1,2,3,4]。過去数十年にわたって、新しいSERS基板の製造と、生物医学および環境分析へのそれらの応用に多くの注意が払われてきました。 SERSの増強メカニズムは、主に電磁界増強に起因しています。集中場の領域、いわゆるホットスポットは、通常、粒子間のギャップ、鋭い先端、および高曲率点に位置し、高感度表面増強分光法にとって重要でした[5、6、7]。プラズモン構造の近くにあるプローブ分子のラマン信号は、| E | ⁴ まで増強される可能性があります。 [8]。局在表面プラズモン共鳴による巨大な電場を持つ金属ナノ構造は、SERS検出に広く適用されています。コロイド状金属ナノ粒子[9]、粗面電極[10]、真空化によって生成された金属膜[11]から平面基板上のプラズモニックナノアレイ[12]に至るまで、高効率のSERS基板は、ナノサイエンスとテクノロジーの開発から恩恵を受けています。前の2つのシステムは低コストであり、製造プロセスの制御が不十分であるため製造が容易です。トップダウンによって製造された後者のプラズモン構造は、高い信号増強と再現性を備えています。このようにして、プラズモン構造は、超高感度SERSアッセイの要件を満たすために任意の所望の構成に製造することができますが、複雑な製造プロセスを必要とします。自己組織化[13、14]は、粒子間の間隔を制御できるさまざまなナノ粒子から秩序だったナノ構造を組織化し、高コスト、低収率、複雑な処理手順、依存性などのリソグラフィー法の問題を回避するための効果的なアプローチです。特別な機器。自己組織化による整列した銀ナノワイヤーフィルムの調製において、大きな進歩が見られました。

超疎水性表面は通常、さまざまな材料の表面粗さと表面の化学的性質を制御することによって作成されます[15]。超疎水性SERSプラットフォームを準備するには、主に2つの方法があります。 1つ目は、蓮やバラの花びらのような表面などの超疎水性表面に金属の薄膜を堆積させ、超疎水性表面にプラズモニック特性を付与することです[4、16]。 2つ目は、プラズモンの階層的なマイクロおよびナノ構造が低表面エネルギーコーティングによって機能していたことです[17、18、19]。超疎水性SERS基板は、SERSホットスポットを提供するだけでなく、サンプルが広がるのを防ぐ小さな領域で分析物分子を濃縮します。 Lee [20]は、Langmuir-Blodgettをプラズモニックナノ構造として使用してAgナノキューブを組み立て、超疎水性SERSプラットフォームを製造しました。基質の超疎水性は、分析物の濃縮と微量検出に使用できます[16]。銀の表面への物理吸着が弱いため、ナノ粒子は基板から簡単に剥がれました。ナノ粒子をしっかりと固定するために、Hasell [21]はポリマーテンプレートの物理的制約を利用してナノ粒子を固定しました。ポリマーの小さな層をコーティングした後、組み立てられたAgナノキューブはより安定しますが、ポリマーの追加層による「コーティング」プロセスは、表面粗さの増加に悪い表面粗さを低減します。したがって、安定した大きな表面粗さを備え、製造が容易な均一なナノ構造の製造は依然として課題です。

従来の剛性基板は携帯性がなく、実際のサンプルには適していません。一方、フレキシブル基板には、非平面基板に巻き付けたり、サンプルを収集するための綿棒として使用したりできるという利点があります[22]。さらに、任意の形状やサイズに簡単に調整できます。したがって、検出感度の高い柔軟性基板は、実際のSERSアプリケーションで有望である可能性があります。柔軟なSERS基板は、紙[14]、綿[23]、カーボンナノチューブ[24]、グラフェン[25]、ポリマー材料[26]などの柔軟な材料に組み込まれたプラズモニックナノ構造で構成されています。 Martín[27]は、柔軟に順序付けられた垂直Auナノロッドアレイを報告し、検出限界は、クリスタルバイオレット（CV）を検出プローブとして使用して5nMでした。 Mekonnen [14]はAg @ SiO ₂ を使用しました 0.06 mg L ^-1 の検出限界でメラミンを検出するためのSERS基質としてのナノキューブをロードした小型濾紙 。彼[28]は、エレクトロスピニング技術を介してポリ（ビニルアルコール）ナノファイバー内に組み立てられたAgダイマーと整列した凝集体を製造しました。 Ag / PVAナノファイバープラットフォームは、最低10 ^-6 を検出できます。 Mは4-MBAプローブ分子を使用しています。 Park [29]は、金ナノスターが埋め込まれたポリジメチルシロキサンフィルム上に透明で柔軟なSERS基板を示し、微量のベンゼンチオール（10 ^-8 ）を実現しています。 M）検出。

形状記憶ポリウレタン（SMPU）は、機械的、光学的特性、および調整可能性に大きな可能性を示すスマートな材料です。他のフレキシブル基板（紙、PVA、ゴムなど）と比較して、以下の点で優位性があります。まず、SMPUは形状記憶効果を示します。 SMPUは、元の形状または状態を記憶して、不可逆的な塑性変形を回避することができます[30]。第二に、隣接するプラズモン構造間のギャップは、SERS応答の最も重要な要因の1つです。粒子分離は、伸縮性基板を機械的に操作してギャップ距離を変化させ、それによってSERS信号を変化させることによって最適化できます。 SMPUは、スマートS​​ERS基板の補助材料として使用するのに適した候補になると期待されています。

この論文では、整列したAgNWs-AgNPs単分子層で構成される柔軟な超疎水性フィルムに基づく非常に有望なSERSプラットフォームを報告します。準備されたままのSERSプラットフォームをローダミンB（RB）の高感度SERS検出に適用し、SERS信号を大幅に改善できることを発見しました。検出限界は10 ^-10 まで低くすることができます ローダミンBのM。準備されたままの柔軟で超疎水性のプラットフォームは、有望な実用的なSERSアプリケーションを見つけるでしょう。

メソッド

試薬

1H、1H、2H、2H-パーフルオロデカンチオール（PFDT）はSigma-Aldrichから購入しました。 AgNO ₃ およびCuSO ₄ （分析グレード）は北京化学試薬会社から入手しました。銀ナノワイヤー水性懸濁液（直径300 nm、長さ30μm）はHaoxi Research Nanomaterials、Inc。から購入しました。非結晶性SMPUが合成されました[31]。

整列した銀ナノワイヤーフィルムの製造

整列した銀ナノワイヤー（AgNW）フィルムは、界面アセンブリ法によって調製されました[32]。簡単に説明すると、AgNWの水性懸濁液（5 mg / mL）をクロロホルムの液面に加えました。続いて、AgNWs懸濁液にアセトンを滴下した。数分後、きらめく鏡のような表面が現れるまで、水相の表面に整列したAgNWsフィルムが得られました。次に、注文したAgNWフィルムを事前に洗浄したチップに転写しました。整列したAgNWs-SMPU複合フィルムは、ホットプレス法で作成され、S0とラベル付けされました。

Cuで装飾された整列AgNWフィルムの製造

整列したAgNWsフィルムを、硫酸銅水溶液（70 g / L）、硫酸200 g / L、塩酸（50 ppm）、ビス-（3-ナトリウムスルホプロピルジスルフィド）1 ppm、ポリエチレングリコール6000、 2電極システムを介した0.1Aでの銅膜の電気化学的堆積用のJanusGreen（1 ppm）。銅板と整列したAgNWsフィルムをそれぞれアノードとカソードとして使用しました。堆積は室温で一定時間行われ、その時間はそれぞれ5、15、30、60秒です。脱イオン水ですすいだ後、N ₂ 乾燥すると、Cuで装飾されたAgNWフィルムが得られ、S1、S2、S3、およびS4とラベル付けされました。

AgNWs @AgNPsフィルムの製作

Cuで装飾されたAgNWsフィルムを水性AgNO ₃ に浸漬しました。 解（1×10 ^-3 M）1分間、Cu ⁰ 間のガルバニック反応によって銀ナノ粒子（AgNP）を形成します。 およびAg ⁺ イオン。脱イオン水ですすいだ後、N ₂ 乾燥すると、銀ナノ粒子で装飾された整列銀ナノワイヤー（AgNWs @ AgNPs）フィルムが得られました。

超疎水性AgNWs @ AgNPsフィルム

AgNWs @ AgNPsフィルムを1：1エタノール/ヘキサン溶液中の5 mM PFDTに15時間浸漬して、AgNPsとAgNWsの表面にPFDTの層を堆積させました。超疎水性AgNWs @ AgNPsフィルムをエタノールで繰り返し洗浄し、測定前に乾燥させました。

特性評価

サンプルは、走査型電子顕微鏡（SEM）（JEOL、JSM-7001F、日本）、UV-vis分光光度計（UV 2450、島津製作所）、X線回折（XRD）（X'Pert Powder、オランダ）とCu- 30°から90°の範囲のブラッグ角のKα1線（λ=0.1540 nm）、およびCu-Kα2線（0.1544 nm）。 DC電源（Zhaoxin Electronic、深セン、中国）（RXN-605D）をサンプル製造に使用しました。静的水接触角測定は、水滴（5μL）を使用して、各基板の5つの位置で接触角ゴニオメーター（JC2000D1、上海、中国）によって実行されました。静的接触角は、本文全体でCAと略されます。ラマンスペクトルは、ラマン分光法（Raman、HORIBA Jobin Yvon LabRAM HR 800、フランス）を使用して、励起波長633 nm、最大励起パワー1.7 mW、積分時間20秒、レーザービームのスポット径約1μmで収集されました。

結果と考察

超疎水性フィルムの製造プロセスを図1に模式的に示します。製造プロセスには、柔軟な基板の準備、表面の粗面化、表面の疎水化を含む3つのステップが含まれていました。具体的なプロセスは次のとおりです。（1）界面アセンブリプロセスを使用して、整列したAgNWフィルムを製造しました。整列したAgNWsフィルムは、ホットプレス処理によってSMPU基板に組み込まれました。 （2）銅の層は、堆積時間を調整することによって制御される2電極システムを介した電気化学的堆積プロセスによってAgNWの表面に堆積されました。銀ナノ粒子（AgNP）は、Cu ⁰ 間のガルバニック変位によってAgNWの表面に堆積しました。 およびAg ⁺ イオン、（3）1H、1H、2H、2H-パーフルオロデカンチオール（PFDT）による疎水化。

柔軟で超疎水性のAgNWs @ AgNPsフィルムの製造プロセスの概略図。超疎水性基板、および準備されたフレキシブル基板とSMPUフィルムの濃縮効果

図2a、bのSEM画像は、表面が滑らかなAgNWが互いに平行に整列し、転写プロセス中に形成されたいくつかの大きな間隔と多層構造を備えた、密接に接触した高度に配列された単分子層を形成していることを示しています。図2c–fは、AgNPがAgNWフィルムの表面に形成されていることを示しています。ナノ粒子のサイズと分布は、電鋳時間が5秒から60秒に増加するにつれて増加しました。堆積時間を変えることにより、粒子サイズを調整できることが示唆されている。フレキシブルSERSプラットフォームで使用されているSMPUの厚さは約50μmです。最大のSERS増強は、結合されたナノメートルサイズのオブジェクト間の接合部に現れることがよくあります。計算によると、1 nm離れたナノ粒子間の隙間は、10 ¹⁰ の増強係数を提供できることが示されています。 [8]。さらに、結合された粗い銀ナノワイヤと結合された滑らかな銀ナノワイヤのSERSマッピング画像は、SERS強度に有意差を示しています。結合された滑らかなナノワイヤの顕著なSERS強度は、主にナノワイヤの端に集中しますが、結合された粗い銀ナノワイヤシステムの場合、ホットスポットは、端、ギャップ、および表面全体を含むはるかに広い領域分布領域に配置されます。粗面化された銀ナノワイヤー。この結果は、整列したAgNWs-AgNPs単層の強化されたSERSシグナルの好ましい証拠を示しています[33]。

図3は、AgNWsフィルム、Cuで装飾されたAgNWsフィルム、およびAgNWsAgNPsフィルムのXRDパターンを示しています。 AgNWs膜の回折パターンは、36.41、42.67、62.93、75.91に4つのピークがあり、銀の面心立方構造（JCPDS No. 。4-0783）、それぞれ。 Cu電着膜の場合、Agピークに加えて、43.15と50.36に追加のピーク（紫色の四角）が現れ、銅（JCPDS 04-0836）にインデックス付けでき、36.28のピーク（緑色の四角）は酸化銀（緑色の四角）にインデックス付けできます。 JCPDS 19-1155）。 AgNWs @ AgNPsフィルムの場合、銅（111）の回折ピークは完全に消えるまで急激に減少しました。これは、ガルバニック置換反応が起こったことを示しています。 Agの回折ピークは鋭く強烈であり、結晶性が高いことを示しています。不純物のピークは観察されず、サンプルの純度が高いことが確認されました。

基板表面へのPFDTの吸着を実証するためにFT-IRスペクトル（図4）を実施し、その結果を図4に示しました。2853cmと2925cmのピークは対称および非対称に起因する可能性があります。 CH振動、1092cmと1384cmのピークは、対称および非対称CF振動に割り当てることができます。典型的なPFDT（2853、2952、1244、および1354 cm）と比較すると、これらのピークの一部は赤方偏移しており、表面がPFDTで正常に修飾されていることを示しています。結果は、PFDTが銀表面に吸着され、分子面が表面にほぼ垂直であることを示した。 CFの振動周波数はより低い波数に向かってシフトし、PFDTが表面に規則正しい単分子層を形成したことを示唆しました[34]。

整列したAgNWsフィルムとさまざまなAgNWs @ AgNPsフィルムのSEM画像。 a 、 b 整列したAgNWフィルムのSEM画像のさまざまな倍率。 c – f 異なるAgNWs @ AgNPs-1、2、3、4フィルムは、それぞれ5秒、15秒、30秒、60秒の堆積時間に対応します

整列したAgNW、Cuで装飾された整列したAgNWsフィルム、およびAgNWs @AgNPsフィルムのXRDパターン

PFDTおよび超疎水性フィルム（PFDT修飾AgNWs @ AgNPsフィルム）のFT-IRスペクトル

静的接触角

PFDT修飾AgNWフィルム複合材料の疎水性効果を評価するために、接触角を調べました。図5に示すように、AgNWsおよびAgNWs @ AgNPsフィルムの水接触角は、113°から121°です。 AgNWs @ AgNPs膜の表面にPFDTを堆積させた後、接触角は155°に大幅に増加しました。親水性から超疎水性への移行は、AgNWフィルム表面の化学修飾による粗さの増加と表面自由エネルギーの減少に起因する可能性があります。堆積時間が長くなると、AgNWの表面に形成される亀裂と鋭いエッジが増え、既存のボイドが空気を閉じ込める可能性があります。これにより、表面の疎水性が向上し、プラズモン的に活性な表面積も得られます。

AgNW（サンプル0）、AgNWs @ AgNPs − 1、2、3、4複合フィルム（サンプル1、2、3、4）（黒）および対応する超疎水性フィルム（赤）上の水滴の接触角画像。挿入図は、フィルムの対応する水接触角です

集中効果

超疎水性基板の濃縮効果を調査するために、蒸発時間の関数としての超疎水性およびAgNWs @ AgNPsフィルムに対する水接触角を研究しました。図6a–eは、25分の蒸発時間でのAgNWs @AgNPsフィルム上のRB水溶液の5μL液滴の蒸発プロセスを示しています。図6f–jは、超疎水性基板での対応するプロセスを示しています。液滴は、大きな球形から小さな球形セグメントへと体積が減少し、最終的には乾燥した表面積に固定されることが見出された。したがって、溶液はますます濃縮された。溶媒が完全に蒸発した後、溶質は数平方ミクロンの面積の限られた領域に堆積しました。蒸発中、固液の接触面積はほとんど変化せず、液滴の三相接触線は安定していた。結果は、スポット領域のサイズが主に基板の湿潤性によって決定されることを示した。蒸発プロセスは超疎水性基板でも同様でしたが、接触面積がはるかに小さいことから、超疎水性基板での濃縮効果が向上したことがわかります。

a – e 超疎水性表面に滴下したRB水溶液の液滴の蒸発プロセスの画像。 f – j AgNWs @AgNPs表面に滴下したRB水溶液の液滴の蒸発過程の画像。 k 、 l AgNWs @ AgNPsと超疎水性表面での0、5、10、15、20分の蒸発時間の異なる接触角のプロット

超疎水性基板は、AgNWの膜表面に比べて溶質を小さな領域に閉じ込めます[20]。 ２種類の基板上で液滴を乾燥させた後、液滴のスポットサイズを調べた。その結果、スポットの面積は約0.60 mm ² でした。 超疎水性基板の場合、および3.2 mm ² AgNWs @ AgNPsフィルムの場合、前のフィルムの5倍の大きさです。これらの結果は、超疎水性表面が液体分析物を濃縮して小さな領域に向け、分析物の濃度を高めることができたことを示しています。

図6k、lは、2種類の基板上の水接触角と蒸発時間の関係を示しています。水接触角は時間とともに減少することがわかった。さまざまな要因が結果に影響します。 CAの減少は、次の要因に起因する可能性があります。最初に、水滴と基板との間の接触を不均一な接触から均一な接触に変える毛細管現象によって、水滴を銀のマイクロ/ナノ構造の溝に浸した。第二に、結合力は、基板と液滴との間の強い界面張力のために、PFDTが基板から脱着されるほど十分に強くなく、その結果、表面エネルギーが減少する。第三に、RBと基板間の強い力によるRBとPFDT間のリガンド交換により、疎水性層が破壊され、分析物が層の表面に吸着し、SERS検出に優れた効果を示します。

プラズモンナノ構造の局在表面プラズモン特性は、ナノ粒子のサイズ、形状、および誘電環境に敏感であり[35]、表面増強ラマン分光法（SERS）アプリケーションで重要な役割を果たします。 UV-Vis吸光スペクトルを使用して、AgNWs @AgNPs複合フィルムの特徴的なLSPRバンドを調査しました。図7は、銀ナノワイヤの光学的特性である323nmと352nmの2つの特徴的なピークを示しています。銅の堆積後、280および570 nmに広い吸収帯が現れました。これは、広範なpelectron非局在化を伴う銅膜の特性に起因し、銅の堆積が成功したことを確認します。銅ナノ構造とAgNO3溶液の間のガルバニック置換後、450 nmに新しい吸収帯が現れました。これは、銀ナノ粒子の表面プラズモン共鳴（SPR）に起因します。 Cu箔へのめっき時間を延長することにより銀ナノ粒子が増加すると、すべての吸収ピークの強度がわずかな赤方偏移で増強されました[36]。

整列したAgナノワイヤー基板（AgNWs）、Cuで装飾されたAgNWsフィルム（AgNWs-Cu）、および異なる銅コーティングで整列した銀ナノワイヤーフィルムを装飾した異なる銀ナノ粒子のUV-vis消光スペクトル、複合フィルムはAgNWs @ AgNPs-とラベル付けされました。それぞれ1、2、3、4

ラマン分析

SERS測定は、AgNWs @AgNPsフィルムとその超疎水性対応物の性能を調査するために実行されました。一滴のRB溶液（5μL、10 ^-5 M）を基板に追加し、対応するスペクトルを図8aに収集しました。 620 cm ^-1 のラマンバンド C-C-Cストレッチに起因し、1186 cm ^-1 にピークがあります。 C-H面内曲げに対応し、1280 cm ^-1 の4つのピーク 、1358 cm ^-1 、1506 cm ^-1 、および1650 cm ^-1 芳香族C-C結合の伸縮振動に指定されています。異なる基質のピーク位置はほぼ同じであり、RBの特徴的なピークと一致しており[37]、明らかなバンドシフトは観察されませんでした。 AgNWs @ AgNPsフィルム基板からのラマン信号は、粒子サイズの増加とともに劇的に増加しました。金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴（SPR）は、SESR強度を高める上で重要な役割を果たします。ナノワイヤの表面に銀ナノ粒子を装飾することによる隣接するプラズモンナノ構造のギャップ距離の短縮は、SERS応答に大きな影響を及ぼします。局所的な電磁界の増強は、隣接するナノ粒子間の結合効果によって増幅されます。一方、SMPUは水を吸収する可能性があり[38]、ポリマーがわずかに膨潤し、プローブ分子がポリマーとホットスポットに簡単にアクセスできるようになります。これは、大きなラマン増強に不可欠です。

a 10 ^-5 のSERSスペクトル 異なるAgNWs @ AgNPs基板、S0、S1、S2、S3、S4上のMRB。 b 2つの異なる基質RB（10 ^-5 ）を使用したRBのSERSスペクトル M）（Sh：S4の超疎水性対応物）。 c 柔軟で超疎水性の基板上のさまざまな濃度でのRBのSERSスペクトル。 d 20のランダムサイト（10 ^-6 ）でのSERS信号の再現性 M）

疎水性AgNWs @ AgNPsフィルムのSERS応答を調査するために、図8bに示すように、AgNWs @AgNPsフィルムと疎水性対応物のRBのラマン強度を比較しました。さらに、疎水性基板上で1.5倍の強度増強を達成することができた。増強されたラマン強度は主に濃縮効果によって引き起こされると考えられた。文献によると、SERS強度の増強は、親水性の対応物と比較して、超疎水性基板上のスポット直径の減少に関して2次依存性を示しています[39]。上記の濃縮効果の研究から、液滴の自然蒸発後の超疎水性表面のスポットサイズは、親水性表面のスポットサイズと比較して約5分の1です。強度の向上は、疎水性基板の濃度係数よりも低く、PFDT層が存在するため、すべてのRB分子が銀ナノ粒子またはナノワイヤーの表面に吸着されたわけではないという事実に関連している可能性があります。

基質の検出限界をテストするために、超疎水性基質のSERSスペクトルを、さまざまな濃度のRBに曝露した後に測定しました。図8cは、SERS強度がプローブ分子の濃度の増加とともに増加したことを示しています。 1650 cm ^-1 でのRBの特徴的なラマンバンド 10 ^-10 でも、依然として優勢です M.低濃度では、RBの主な特徴は、868、1468、および1723 cm ^-1 にあるSMPUの背景の特徴に匹敵します。 、 それぞれ。ただし、弱いRBバンドは引き続き識別できます。 ＲＢのそのようなより高いＳＥＲＳ活性は、ＳＭＰＵおよびＰＦＤＴと比較して、ＲＢのより高いラマン散乱断面積をもたらすと予想される。さらに、SMPUとプラズモニックナノ構造との相互作用により、直接的なAg-N化学結合が形成され、RBのアミン基と銀ナノワイヤーおよびナノ粒子との相互作用が強くなります。 SMPUの場合、銀ナノワイヤーがポリマー基板に埋め込まれていましたが、物理的な相互作用が支配的です。したがって、RBのラマン信号はより重要でした。全体的なラマン増強は、濃縮とプラズモニックカップリングの二重効果による可能性があります。超疎水性基板は、分析物分子をより小さな領域に閉じ込めることができます。これは、プラズモニックナノ構造の敏感な領域でもあります。同時発生により、微量分子の検出が可能になります。さらに、PDFTには明らかなピークは観察されず、疎水性分子の導入がラマン信号に大きな影響を与えなかったことを示しています。したがって、超疎水性SERSプラットフォームの溶液蒸発による濃縮プロセスにより、プラズモニックナノ構造の濃度がさらに上昇し、検出限界がさらに低下します。

SERS基質の均一性は、定量的検出にとって最も重要な要素の1つです。プラズモンナノ構造の均一性を調査するために20のランダムな位置が選択され、モデル分子としてRBを使用した代表的な結果が図8dに示されています。ラマンスペクトルの各バンドは、顕著な均一性を示しました。 1280、1560、1650 cm ^-1 の最も顕著な帯域の統計による 、相対標準偏差はそれぞれ21.9％、23.9％、18.3％であり、準備された基板の均一性を示唆しています（表1）。

安定性の測定には、ローダミンB（10 ^-6 M）をプローブ分子として使用した。結果を図9に示します。曲線（a）から（f）まで、15分、30分、1時間、2の異なる反応時間で合成された基質から得られたローダミンBの鋭い特徴的なピークを見ることができます。 h、12 h、および24h。最も強い特徴的なピークは、約1620 cm ^-1 のラマンシフトで現れます。 。高さI ₁₆₅₀ を比較しました SERS効率に従ってSERS基板の安定性を評価するため。結果は、SERSの強度がこの期間中ほぼ一定のままであることを示しました。ピーク強度のわずかな変動は、基板の表面の不均一性によって引き起こされる可能性があります。結果は、自己組織化されたAgNWs @ AgNPs基板が安定しており、1日後に同じパフォーマンスを示すことを示しています。

10 ^–6 のSERSスペクトル さまざまな時点（15分、30分、1時間、2時間、12時間、および24時間）での柔軟で超疎水性のAgNWs @AgNPs基板上のMRB

結論

要約すると、SERS研究の効率的な基板として採用されたSMPU基板上に、超疎水性銀ナノ粒子で装飾された整列銀ナノワイヤアレイの調製方法を開発しました。 Target substrates were fabricated by alignment of silver nanowires, decorating silver nanowires with silver nanoparticles, infusion into the polymer, and functionalization with PFDT. The resulting superhydrophobic substrate can confine water droplet of analyte molecules within a small area, combined with the enhanced electromagnetic field of plasmonic structures due to localized surface plasmon resonances; the sensitivity of detection was improved. Furthermore, the intensity was significantly enhanced with an increase in the contact angle. The detection limit was 10 ⁻¹⁰  M for Rhodamine B. The mechanism is based on the AgNWs@AgNPs layer provides micro- and nanoscaled hierarchical structures in support of superhydrophobicity, strong adhesion between the SMPU film and the AgNWs@AgNPs layer, and the hydrophobicity of film is successfully conveyed to the polymer based flexible layer. The combined superhydrophobic and flexible properties endow the SERS substrate with improved detection limit, sensitivity, and signal reproducibility for applying natural materials to practical SERS applications.

略語

AgNPs:

銀ナノ粒子

AgNWs:

Silver nanowires

AgNWs@AgNPs:

Silver nanoparticles decorated aligned silver nanowires

CA：

Static contact angle

PFDT:

Perfluorodecanethiol

RB:

ローダミンB

SEM：

走査型電子顕微鏡

SERS：

Surface-enhanced Raman scattering

SMPU:

Shape memory polyurethane

XRD：

X線回折