Увеличив площадь поверхности графен-золотых наноструктур, исследователи из Иллинойсского университета в Урбана-Шампейн повысили чувствительность материалов, открывая дверь новым возможностям в электронике и оптических датчиках.

Я полагаю, что наша работа будет полезна ученым в области поверхностной плазмоники, поскольку обеспечит новую стратегию усиления предела чувствительности поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии, пояснил доцент Сан Ву Нам.

Эта стратегия механической самосборки откроет дверь новому классу трехмерных давленых графен-золотых наноструктур. Повышенный предел чувствительности позволит проводить биомедицинский и экологический мониторинг необходимых молекул на высокочувствительном уровне с помощью поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии, добавил он.

Подложки поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии используются для анализа состава смеси в наномасштабе для экологического анализа, исследований в области фармацевтики, материаловедения, искусства и археологии, в криминалистике, для поиска наркотиков, оценки качества пищи и выявления отдельных клеток. С помощью комбинации золотых и серебряных наночастиц, а также раман-активных красителей, подложки также используются для выявления специфических последовательностей ДНК и РНК.

Наша работа показала уникальную способность микро и наноразмерных топографий смятых графен-золотых наночастиц — более плотных трехмерных оптически активных материалов — усиливаться в дальнейшем за счет формирования горячих точек, пояснил аспирант и первый автор исследования Чжу Ян Лим.

Результаты работы опубликованы в издании Nano Letters.

Способ получения смятых наночастиц

Мы получили трехмерную смятую графен-золотую гибридную структуру в процессе расслаивания и деформации графена на термически активированном сжатом полимерном основании. Процесс допускает точный контроль и оптимизацию размера и интервала интегрированных золотых наночастиц на смятом графене для повышенного усиления поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии, заявил ученый.

По словам Нама, трехмерные смятые графен-золотые наночастицы демонстрируют как минимум на порядок более высокий предел чувствительности поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии, чем обычные плоские графен-золотые наночастицы. Далее гибридная структура приспосабливается к произвольным криволинейным структурам для передовых нетрадиционных применений наноплазмонного считывания.

Одно из основных преимуществ нашей платформы  — ее способность сжиматься и приспосабливаться к сложным трехмерным поверхностям, заметил Нам. Ранее эту способность выявить не удавалось.

Ученые в прежних работах продемонстрировали интеграцию графена в различные микроструктурные конфигурации, включая пирамиды, столбики, обратные пирамиды, а также трехмерную интеграцию гибридных структур из золота и графена.