Пластини TLC-SERS із вбудованим шаром SERS, що складаються з наночастинок благородних металів у формі шапки

1 Департамент наук про життя, Університет Тойо, 1-1-1 Ізуміно, Ітакура, Гунма 374-0193, Японія

пластини

2 Bio-Nano Electronics Research Center, Toyo University, 2100 Kujirai, Kawagoe, Saitama 350-8585, Японія

3 Фізика надмолекулярних систем і поверхонь, Університет Білефельда, 33615 Білефельд, Німеччина

4 CNM Technologies GmbH, 33609 Білефельд, Німеччина

Анотація

Ми повідомляємо про тонкошаровий хроматограф (TLC) із вбудованим поверхневим шаром комбінованого розсіювання (SERS) для ідентифікації хімічних видів, розділених TLC, на місці. Наша мета полягає в моніторингу зразків суміші або розведених молекул-мішеней, суспендованих у матеріалі-хазяїні, як це часто трапляється під час моніторингу навколишнього середовища або виявлення харчових добавок. Ми демонструємо, що TLC-SERS може відокремлювати зразки суміші та надавати спектри SERS на місці. Одним досліджуваним зразком була суміш, що складалася з рівних порцій активних за раманом хімічних речовин, родаміну 6 G (R6G), кришталево-фіолетового (CV) та 1,2-ді (4-піридил) етилену (BPE). Три компоненти можна було розділити, а їх спектри SERS отримати з різних місць. Ще однією пробою було знежирене молоко з незначною кількістю меламіну. Без розвитку характерних піків не спостерігалося, але після розвитку пік спостерігався на рівні 694 см -1. На відміну від попередніх TLC-SERS, коли наночастинки благородних металів додають після розробки зразка, вбудований шар SERS значно полегшує аналіз, а також підтримує високу однорідність наночастинок благородних металів.

1. Вступ

Тут ми повідомляємо простий спосіб виготовлення структури, що складається з шару розділювального гелю та шару SERS як інтегрованої структури. Тонкий, але щільний шар SERS формується над скляною підкладкою, покритою шаром гелю, що розділяє. Наявність шару SERS на скляній підкладці дозволяє виявляти сигнали SERS, опромінюючи знизу, тим самим уникаючи перешкод гелевого шару. Шар SERS має товщину менше 150 нм, так що весь шар може бути ефективно використаний при опроміненні.

Хоча розділовий шар гелю складається з тонко розповсюдженого комерційно доступного гелю, шар SERS складається з модифікованої металевої плівки на структурі наносфери (MFON). Традиційна структура MFON готується шляхом формування регулярного масиву високомонодисперсних наносфер з подальшим осадженням шару металу. Показано, що це служить ефективною основою SERS [35–37]. На противагу цьому, наш метод, випадковий MFON, використовує випадково адсорбований шар квазімонодисперсних наносфер [38]. Такі структури успішно використовуються для локального зондування поверхневого плазмонного резонансу (LSPR) та вимірювання флуоресценції з підвищеною поверхнею [39–41]. Ми показуємо, що випадковий MFON є ідеальною структурою для інтеграції в TLC-SERS, завдяки простоті підготовки та значному ефекту SERS.

Спочатку ми показуємо, що рівень SERS всередині TLC-SERS може ефективно посилювати раманівські сигнали. Це робиться шляхом занурення пластини TLC-SERS та структури TLC без шару SERS у розчин BPE та взяття з них спектрів КРС. Потім ми демонструємо, що TLC-SERS може насправді відокремлювати зразки суміші та надавати спектри SERS in situ. Для демонстрації ми підготували два типи зразків. Один із них - суміш рівних порцій активних за раманом хімічних видів. Ми показуємо, що трикомпонентну суміш, що складається з R6G, CV та BPE, можна розділити, а спектри SERS всіх трьох компонентів можна отримати окремо. Отримано ряд спектрів вздовж напрямку розвитку з інтервалом 2 мм в діапазоні від 2 мм до 28 мм від початку координат; більш детальне дослідження проводили в діапазоні від 15,5 мм до 20,5 мм з інтервалом 0,5 мм. Він виявив різні спектри SERS з різних локацій від початку. Зі знежиреним молоком, легованим незначною кількістю меламіну, наявність 10 мг меламіну, доданого до 1 г знежиреного молока, можна було виявити лише після поділу за допомогою TLC-SERS, тоді як перед відділенням знежирене молоко перешкоджало виявленню меламіну.