Plăci TLC-SERS cu strat SERS încorporat format din nanoparticule de metal nobil în formă de capac
1 Departamentul de Științe ale Vieții, Universitatea Toyo, 1-1-1 Izumino, Itakura, Gunma 374-0193, Japonia
2 Centrul de Cercetare Electronică Bio-Nano, Universitatea Toyo, 2100 Kujirai, Kawagoe, Saitama 350-8585, Japonia
3 Fizica sistemelor și suprafețelor supramoleculare, Universitatea Bielefeld, 33615 Bielefeld, Germania
4 CNM Technologies GmbH, 33609 Bielefeld, Germania
Abstract
Raportăm pe un cromatograf în strat subțire (TLC) cu un strat de suprafață încorporat împrăștiat Raman (SERS) pentru identificarea in situ a speciilor chimice separate prin TLC. Scopul nostru este de a monitoriza probele de amestec sau moleculele țintă diluate suspendate într-un material gazdă, așa cum se întâmplă adesea în monitorizarea mediului sau detectarea aditivilor alimentari. Demonstrăm că TLC-SERS poate separa probele de amestec și poate oferi spectre SERS in-situ. O probă investigată a fost un amestec format din porțiuni egale de specii chimice active Raman, rodamină 6 G (R6G), cristal violet (CV) și 1,2-di (4-piridil) etilenă (BPE). Cele trei componente ar putea fi separate și spectrele lor SERS au fost obținute din locații diferite. O altă probă a fost laptele degresat cu o cantitate mică de melamină. Fără dezvoltare, nu s-au observat vârfuri caracteristice, dar după dezvoltare, s-a observat un vârf la 694 cm -1. Spre deosebire de TLC-SERS anterioare, prin care se adaugă nanoparticule de metal nobil după dezvoltarea unei probe, având un strat SERS încorporat facilitează foarte mult analiza, precum și menținerea unei uniformități ridicate a nanoparticulelor de metal nobil.
1. Introducere
Aici raportăm o metodă simplă pentru realizarea unei structuri constând dintr-un strat de gel de separare și un strat SERS ca structură integrată. Un strat SERS subțire, dar dens, se formează pe un substrat de sticlă, acoperit de un strat de gel de separare. Având stratul SERS pe substratul de sticlă ne permite să detectăm semnalele SERS prin iradierea de jos, evitând astfel interferențele din stratul de gel. Stratul SERS are o grosime mai mică de 150 nm, astfel încât întregul strat poate fi utilizat în mod eficient la iradiere.
În timp ce stratul de gel de separare constă dintr-un gel disponibil comercial subțire, stratul SERS constă dintr-un film metalic modificat pe structura nanosferei (MFON). Structura tradițională MFON este pregătită prin formarea unui set regulat de nanosfere foarte monodisperse, urmată de depunerea unui strat metalic. S-a dovedit că acest lucru servește ca un substrat SERS eficient [35-37]. În schimb, metoda noastră, MFON aleatoriu, folosește un strat adsorbit aleatoriu de nanosfere cvasi-monodisperse [38]. Astfel de structuri au fost folosite cu succes pentru detectarea localizată a rezonanței plasmonice de suprafață (LSPR) și măsurarea fluorescenței cu suprafață îmbunătățită [39-41]. Arătăm că MFON aleatoriu este o structură ideală pentru integrarea într-un TLC-SERS, datorită simplității pregătirii și efectului SERS semnificativ.
Mai întâi arătăm că stratul SERS dintr-un TLC-SERS poate îmbunătăți eficient semnalele Raman. Acest lucru se face prin scufundarea unei plăci TLC-SERS și a unei structuri TLC fără strat SERS într-o soluție de BPE și luarea spectrelor Raman de la acestea. Apoi, demonstrăm că TLC-SERS poate separa de fapt probele de amestec și poate oferi spectre SERS in situ. Pentru demonstrație, am pregătit două tipuri de probe. Unul este un amestec de porțiuni egale de specii chimice active Raman. Arătăm că amestecul cu trei componente constând din R6G, CV și BPE ar putea fi separat și spectrele SERS ale tuturor celor trei componente ar putea fi obținute individual. O serie de spectre de-a lungul direcției de dezvoltare au fost obținute cu un interval de 2 mm în intervalul de la 2 mm la 28 mm de la origine; a fost efectuată o investigație mai detaliată în intervalul de la 15,5 mm la 20,5 mm cu un interval de 0,5 mm. A dezvăluit spectre SERS distincte din diferite locații de la origine. Cu lapte degresat dopat cu o cantitate mică de melamină, prezența a 10 mg de melamină adăugată la 1 g de lapte degresat a putut fi detectată numai după separarea cu TLC-SERS, în timp ce înainte de separare, laptele degresat a împiedicat detectarea melaminei.