➡️ Рамановская спектроскопия — метод исследования, с помощью которого с высокой точностью можно определить как химический состав отдельных веществ, так и их количественное соотношение в смесях. Для этого исследуемый образец возбуждают лазерным излучением с определенной длиной волны, а затем регистрируют свет, рассеянный молекулами вещества. В результате получают спектры рамановского рассеяния, индивидуальные для каждого соединения, подобно отпечаткам пальцев.
Однако вероятность рамановского рассеяния невелика, что снижает чувствительность метода, особенно при анализе малых концентраций в сложных средах — например, в биологических жидкостях или продуктах нефтепереработки. Усилить сигнал можно с помощью ансамблей наночастиц, чаще всего из серебра или золота. Серебро эффективно, но химически активно и может искажать результаты; золото стабильнее, но дает меньший эффект, поэтому ученые ищут новые способы его применения.
Авторы протестировали два подхода к созданию усиливающих микросфер. В первом случае на полимерные микросферы наносили полимер, который служил «клеем» для фиксации золотых наночастиц. Во втором использовали наночастицы, стабилизированные аскорбатом, что позволило обойтись без дополнительного полимерного слоя и упростить процесс.
✔️Исследование полученных сфер показало, что второй способ нанесения наночастиц обеспечивает более плотное покрытие поверхности полимерной сферы золотом и усиливает сигнал более чем в 14 000 раз. Для сравнения, микросферы, полученные с помощью первого, классического подхода, усилили сигнал лишь в 7 500 раз.
✔️ Ученые также протестировали микросферы в реальных условиях для анализа качества моторного масла и обнаружения в воде динитрофенола — токсичного соединения, используемого при производстве красителей и пестицидов. Благодаря предложенным «усилителям сигнала» авторы с помощью рамановской спектроскопии выявили различия в составе свежего и отработанного масла, что было невозможно сделать тем же методом, но без использования микросфер из-за сильной флуоресценции самого масла. Кроме того, новый подход позволил обнаружить в 100 раз меньшие концентрации динитрофенола, чем те, что доступны обычной рамановской спектроскопии.
«Полученные композитные структуры значительно повышают чувствительность анализа, благодаря чему их можно использовать при работе с образцами с низкой концентрацией определяемых веществ или слабой рассеивающей способностью. Более того, на практике с микросферами гораздо проще работать при экологическом мониторинге или при исследовании фармацевтических препаратов, например, для обнаружения их в крови и определения чистоты веществ», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Кирилл Богданов, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией Международного научно-образовательного центра физики наноструктур Университета ИТМО
📌 Результаты опубликованы в Journal of Materials Chemistry C
📰 Подробности — в материале газеты «Коммерсант»
#новостинауки_РНФ #физика