Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie opracowali nowe podłoża, na które nanoszone są próbki do niezwykle czułej laboratoryjnej metody analizy składu chemicznego.
Chodzi o SERS, czyli wzmacnianą powierzchniowo spektroskopię ramanowską (Surface Enhanced Raman Spectroscopy). W tej znanej od ponad czterech dekad metodzie kryje się potencjał do rewolucji w technikach detekcji niewielkich ilości związków chemicznych. Gdy światło pada na cząsteczkę, fotony są pochłaniane i wkrótce emitowane ponownie, niemal zawsze z tą samą energią co niesiona przez zaabsorbowany foton (jest to tzw. rozpraszanie rayleighowskie). Zdarza się jednak, że podczas absorpcji część energii pochłanianego fotonu zwiększy energię drgań lub obrotów cząsteczki. W takim przypadku emitowany nieco później foton będzie miał odrobinę mniejszą energię od pierwotnego. Analogicznie może dojść do sytuacji, gdy energia wyemitowanego fotonu nieco się zwiększy, ponieważ uniesie on część energii drgań lub obrotów cząsteczki (tzw. rozpraszanie ramanowskie).
W zarejestrowanym widmie cząsteczki, po obu stronach częstotliwości typowej dla rozpraszania rayleighowskiego, pojawią się wówczas piki wynikające ze zjawiska Ramana. Sygnał ramanowski w widmie jest jednak bardzo słaby, ponieważ w ten sposób rozprasza się tylko jeden foton na miliony innych. Na szczęście od 1974 roku wiadomo, że sygnał ramanowski może się wzmocnić miliony, a niekiedy nawet miliardy razy, jeśli cząsteczki analizowanego związku będą osadzone na silnie schropowaconym podłożu.
I właśnie niska jakość podłoży, na które należy nanosić badany roztwór, żeby otrzymać odpowiednie wzmocnienie sygnału, stała dotychczas na drodze do popularyzacji metody SERS. Wynalazek badaczy z IChF PAN wzmacnia sygnały całej gamy substancji chemicznych, zwłaszcza wielocząsteczkowych o dużych cząsteczkach z wiązaniami podwójnymi. W praktyce oznacza to zdolność do detekcji wielu związków organicznych: wykrywanie obecności narkotyków we krwi czy moczu w testach medycznych bądź kryminalistycznych, a także konkretnych bakterii w materiale biologicznym.
Opracowane podłoża powstają w procesie elektrochemicznego nanoszenia nanocząstek srebra i złota na szkło przewodzące. Wielkości nanocząstek wahają się od 50 do 200 nanometrów. Silnie schropowacone podłoża są dostępne w dwóch odmianach: pokrytej wyłącznie nanocząstkami srebra oraz hybrydowej, zawierającej nanocząstki i srebra, i złota. Płytki mają rozmiary 9 × 7 × 0.7 mm, przy czym obszar aktywny ma wielkość 4 × 5 mm. Rozmiary zostały tak dobrane, aby łatwo było nakroplić roztwór i dobrze się on rozprowadził.
– O skali wyzwań związanych z podłożami do SERS może świadczyć fakt, że na udoskonalenie elektrochemicznych metod ich wytwarzania świat musiał czekać aż 47 lat – podsumowuje prof. Robert Hołyst, szef grupy badawczej, w ramach której stworzono projekt SERSitive.
Nowe podłoża będą dostępne dla wszystkich zainteresowanych dzięki działającej w ramach IChF PAN inicjatywie SERSitive, finansowanej ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Rozpoczynająca się właśnie produkcja i dystrybucja podłoży SERSitive będzie prowadzona w ramach działań statutowych instytutu.
MK
(Źródło: Nauka w Polsce)