研究目的
开发一种高灵敏度、高选择性的表面增强拉曼光谱(SERS)传感平台,用于检测有毒分子。该平台采用简单的制备方法,并通过纳米过滤膜封装实现基于溶剂溶胀和分子大小的分子选择性。
研究成果
该研究通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装成功构建了一种具有高灵敏度(平均增强因子达1.5×10^7)和分子选择性的表面增强拉曼散射(SERS)传感平台,实现了尺寸排阻和溶剂依赖性过滤功能。该方法为检测有毒分子提供了一种无需预处理、简便快速的检测手段,并有望利用刺激响应材料拓展更广泛的传感应用。
研究不足
PET纳米柱的机械不稳定性需要通过ZnO涂层进行加固以提高结构稳定性。PDMS封装层厚度(186微米)可能影响扩散时间,且选择性取决于溶剂特性和分子尺寸,这限制了其在特定条件下的适用性。若未经优化,该方法可能不适用于所有类型的分子或溶剂。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用无光刻两步工艺,先对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行无掩模等离子体刻蚀形成纳米柱,再通过热蒸镀银构建等离激元纳米结构。利用表面张力驱动组装形成纳米间隙,并采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜封装以实现分子选择性。理论模型包含局域表面等离激元共振(LSPR)和毛细力效应。
2:样本选择与数据来源:
样本包括用于制备纳米柱的PET薄膜、构建等离激元结构的银材料以及封装用的PDMS。测试分子选用溶解于氯仿或去离子水中的亚甲基蓝(MB)和罗丹明6G(R6G),选择依据为分子量及溶解性。
3:实验设备与材料清单:
设备包含定制射频离子刻蚀仪、热蒸镀系统、原子层沉积系统、光学显微镜、光谱仪、拉曼显微镜、场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)。材料包括PET、银、氧化锌(ZnO)、PDMS(Sylgard 184)、二乙基锌(DEZ)、去离子水、亚甲基蓝、罗丹明6G及氯仿。
4:4)、二乙基锌(DEZ)、去离子水、亚甲基蓝、罗丹明6G及氯仿。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:制备过程包括PET等离子体刻蚀、银沉积、可选ALD法ZnO涂层、PDMS封装及表面张力诱导倾斜。表征手段含暗场成像、反射光谱、拉曼测量及电子显微镜检测。测试通过将封装基底浸入分析物溶液并测量表面增强拉曼散射(SERS)信号完成。
5:数据分析方法:
数据分析包含SERS增强因子计算、反射光谱对比及拉曼光谱解析,以评估分子选择性和检测性能。
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