a, De criteria voor de evaluatie van SERS-prestaties. De verbeteringsfactor en detectielimiet zijn de gemeenschappelijke zorgen voor de beoordeling van SERS-substraten. b. Het schema illustreert een 3D-glas microfluïdische SERS-chip vervaardigd door all-femtosecond-laser-verwerking. c, Twee basisconfiguraties van femtoseconde laser-geïnduceerde nanojoining van nanomaterialen voor SERS-toepassingen. d, Een foto van een 3D-glas microfluïdische SERS-chip. e, Het schema van de identificatie van kankercellen door SERS in een microfluïdische chip in realtime. Krediet: Shi Bai en Koji Sugioka
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) maakt multidisciplinaire sporenanalyses en de potentiële detectie van afzonderlijke moleculen mogelijk. Shi Bai en Koji Sugioka van RIKEN rapporteren een uitgebreid overzicht van recente vooruitgang in strategieën voor de fabricage van zeer gevoelige SERS-substraten. Op Femtoseconde laser gebaseerde technieken worden besproken als een veelzijdig hulpmiddel voor de fabricage van SERS-substraten. Verschillende benaderingen worden benadrukt voor het verbeteren van de prestaties van SERS-detectieapparaten, en realtime detectie en biologische toepassingen worden beoordeeld.
In de jaren zeventig ontdekte Fleischmann dat op edele metalen nanostructuur de Raman-verstrooiing van pyridine honderden keren werd versterkt. Wetenschappers schreven de verbetering toe aan het gelokaliseerde elektrische veld dat sterk wordt versterkt nabij het oppervlak van specifieke edele metalen nanostructuren. Dit fenomeen werd dus oppervlakteversterkte Raman-verstrooiing (SERS) genoemd. Op dit moment, hoewel het verbeteringsmechanisme van SERS nog steeds ter discussie staat, vertoont SERS onvergelijkbare mogelijkheden voor monitoring en detectie met een hoge gevoeligheid op verschillende gebieden, waaronder milieu, biogeneeskunde, voedselzekerheid, archeologie en bodemcomponenten. Femtoseconde laserbewerking trekt steeds meer de aandacht voor gebruik bij de fabricage van SERS-substraten vanwege de veelzijdigheid, flexibiliteit en hoge resolutie.
In een nieuw artikel gepubliceerd in Licht geavanceerde productie, een team van wetenschappers, onder leiding van Prof. Koji Sugioka en Dr. Shi Bai van het Advanced Laser Processing Research Team, RIKEN Center for Advanced Photonics, RIKEN, Japan, beoordeelde de fabricagemethoden van zeer gevoelige SERS-substraten door femtoseconde laserverwerking en hun toepassingen. Het artikel gaf eerst de veelgebruikte criteria voor de evaluatie van SERS-substraten en vatte de berekeningsmethoden samen die werden gebruikt om de verbeteringsfactor te vinden. Vervolgens werden de typische technologieën van femtoseconde laserverwerking voor de fabricage van SERS-substraten geïntroduceerd. Om de attomolaire detectie met de SERS-substraten te realiseren, hebben de auteurs verschillende strategieën benadrukt die gebruikmaken van synergetische verbeteringseffecten. Daarnaast werden de recente toepassingen van SERS voor realtime detectie op basis van microfluïdische chips en biomedicine geïntroduceerd, waaronder celherkenning, deoxyribonucleïnezuur en eiwitidentificatie. De auteurs hebben geconcludeerd dat verdere inspanningen om niet alleen de volgende generatie SERS-substraten te ontwikkelen met hogere verbetering en lagere detectielimieten, maar ook om onopgeloste problemen te overwinnen, zoals een universele methode voor het berekenen van de verbeteringsfactor en de stabiliteit en robuustheid van SERS-substraten, zullen worden voortgezet.
Shi Bai et al, Recente vooruitgang in de fabricage van zeer gevoelige oppervlakteversterkte Raman-verstrooiingssubstraten: detectie van nanomolair tot attomolair niveau, Licht: geavanceerde productie (2021). DOI: 10.37188/lam.2021.013
Geleverd door de Chinese Academie van Wetenschappen
