Spektroskopia SHINERS: Różnice pomiędzy wersjami
[wersja nieprzejrzana] | [wersja przejrzana] |
The Polish (dyskusja | edycje) m Usunięto kategorię "Nanocząstki" za pomocą HotCat |
|||
Linia 1: | Linia 1: | ||
'''Spektroskopia SHINERS''' (ang. |
'''Spektroskopia SHINERS''' ({{ang.|Shell-isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy}}) – rodzaj powierzchniowo wzmocnionej [[Spektroskopia SERS|spektroskopii ramanowskiej SERS]] ({{ang.|Surface-Enhanced Raman Spectroscopy}}), w której wzrost efektywności [[rozpraszanie ramanowskie|rozpraszania ramanowskiego]] jest indukowany przez nanocząstki [[Plazmon (fizyka)|plazmoniczne]] pokryte cienką warstwą przeźroczystego [[Dielektryk|dielektryka]] np. {{chem2|[[Ditlenek krzemu|SiO2]]}}, {{chem2|[[Tlenek cyrkonu(IV)|ZrO2]]}} lub {{chem2|[[Tlenek manganu(IV)|MnO2]]}}<ref>{{Cytuj |autor = Jan Krajczewski, Heman Burhanalden Abdulrahman, Karol Kołątaj, Andrzej Kudelski |tytuł = Zirconium(IV) oxide: New coating material for nanoresonators for shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy |czasopismo = Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy |data = 2018-03-15 |data dostępu = 2022-04-07 |issn = 1386-1425 |wolumin = 193 |s = 480–485 |doi = 10.1016/j.saa.2017.12.064 |język = en}}</ref><ref>{{Cytuj |autor = Heman Burhanalden Abdulrahman, Karol Kołątaj, Paweł Lenczewski, Jan Krajczewski, Andrzej Kudelski |tytuł = MnO<sub>2</sub>-protected silver nanoparticles: New electromagnetic nanoresonators for Raman analysis of surfaces in basis environment |czasopismo = Applied Surface Science |data = 2016-12-01 |data dostępu = 2022-04-07 |issn = 0169-4332 |wolumin = 388 |opis = 12th International Symposium on Electrochemical/Chemical Reactivity of New Materials, 15th-18th September 2015, Warsaw, Poland |s = 704–709 |doi = 10.1016/j.apsusc.2016.01.262 |język = en}}</ref>. Technika ta została zaproponowana w 2010 roku przez grupę badawczą Tian Zhongqun z chińskiego [[Xiamen University]]<ref name=":0">{{Cytuj |autor = Jian Feng Li, Yi Fan Huang, Yong Ding, Zhi Lin Yang, Song Bo Li |tytuł = Shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy |czasopismo = Nature |data = 2010-03-18 |data dostępu = 2022-04-05 |issn = 1476-4687 |wolumin = 464 |numer = 7287 |s = 392–395 |doi = 10.1038/nature08907 |pmid = 20237566}}</ref>. Spektroskopia SHINERS polega na pokrywaniu [[Nanorezonator elektromagnetyczny|nanorezonatorów elektromagnetycznych]] warstwą ochronną, a następnie zarejestrowaniu [[Spektroskopia Ramana|widma Ramana]] danej powierzchni, na której znajdują się zabezpieczone nanocząstki plazmoniczne. Ważnym aspektem podczas zabezpieczania nanomateriału powłoką ochronną jest jej grubość: warstwa musi być ultra-cienka (2–5 nm), aby nie tłumić wzmocnienia [[Pole elektryczne|pola elektrycznego]] generowanego na zewnątrz zabezpieczonego układu plazmonicznego<ref name=":0" />. |
||
==Zalety== |
|||
Główną zaletą metody SHINERS, w stosunku do standardowej metody SERS, jest możliwość jej wszechstronnego zastosowania, także do badania próbek nie wykazujących właściwości plazmonicznych. Pokrycie nanocząstek plazmonicznych warstwą ochronną zapobiega ich aglomeracji, co zwiększa stabilność otrzymanych zoli nanocząstek |
Główną zaletą metody SHINERS, w stosunku do standardowej metody SERS, jest możliwość jej wszechstronnego zastosowania, także do badania próbek nie wykazujących właściwości plazmonicznych. Pokrycie nanocząstek plazmonicznych warstwą ochronną zapobiega ich aglomeracji, co zwiększa stabilność otrzymanych zoli nanocząstek<ref name=":1">{{Cytuj |autor = Jan Krajczewski, Andrzej Kudelski |tytuł = Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy |czasopismo = Frontiers in Chemistry |data = 2019 |data dostępu = 2022-04-07 |issn = 2296-2646 |wolumin = 7 |doi = 10.3389/fchem.2019.00410}}</ref>. Kolejną zaletą jest możliwość zastosowania nanocząstek [[Metale szlachetne|metali szlachetnych]] zabezpieczonych powłoką do badań próbek biologicznych, dla których kontakt z [[Metale ciężkie|metalem ciężkim]] może powodować zmianę struktury próbki lub [[Denaturacja białka|denaturację białek]]<ref name=":1" />. |
||
==Przykładowe zastosowania== |
|||
* Detekcja pestycydu (parationu metylowego) na skórce pomarańczy |
* Detekcja [[Pestycydy|pestycydu]] ([[Paration metylowy|parationu metylowego]]) na skórce pomarańczy<ref>{{Cytuj |autor = Aleksandra Michałowska, Maria Żygieło, Andrzej Kudelski |tytuł = Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>-protected gold nanoparticles: New plasmonic-magnetic nanomaterial for Raman analysis of surfaces |czasopismo = Applied Surface Science |data = 2021-10-01 |data dostępu = 2022-04-07 |issn = 0169-4332 |wolumin = 562 |s = art. nr 150220 |doi = 10.1016/j.apsusc.2021.150220 |język = en}}</ref>. |
||
* Wykrywanie nielegalnych dodatków do żywności, |
* Wykrywanie nielegalnych dodatków do żywności, na przykład [[Melamina|melaminy]]<ref>{{Cytuj |autor = Jing-Liang Yang, Zhen-Wei Yang, Yue-Jiao Zhang, He Ren, Hua Zhang |tytuł = Quantitative detection using two-dimension shell-isolated nanoparticle film |czasopismo = Journal of Raman Spectroscopy |data = 2017-04-12 |data dostępu = 2022-04-05 |issn = 0377-0486 |wolumin = 48 |numer = 7 |s = 919–924 |doi = 10.1002/jrs.5151}}</ref>. |
||
* Monitorowanie reakcji katalitycznych<ref>{{Cytuj |autor = Yao-Hui Wang, Jie Wei, Petar Radjenovic, Zhong-Qun Tian, Jian-Feng Li |tytuł = In Situ Analysis of Surface Catalytic Reactions Using Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy |czasopismo = Analytical Chemistry |data = 2019-02-05 |data dostępu = 2022-04-05 |issn = 0003-2700 |wolumin = 91 |numer = 3 |s = 1675–1685 |doi = 10.1021/acs.analchem.8b05499}}</ref>. |
* Monitorowanie reakcji katalitycznych<ref>{{Cytuj |autor = Yao-Hui Wang, Jie Wei, Petar Radjenovic, Zhong-Qun Tian, Jian-Feng Li |tytuł = In Situ Analysis of Surface Catalytic Reactions Using Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy |czasopismo = Analytical Chemistry |data = 2019-02-05 |data dostępu = 2022-04-05 |issn = 0003-2700 |wolumin = 91 |numer = 3 |s = 1675–1685 |doi = 10.1021/acs.analchem.8b05499}}</ref>. |
||
* Wykrywanie biomolekuł ''in vivo''<ref>{{Cytuj |autor = Daniela Drescher, Ingrid Zeise, Heike Traub, Peter Guttmann, Stephan Seifert |tytuł = In situ Characterization of SiO<sub>2</sub>Nanoparticle Biointeractions Using BrightSilica |czasopismo = Advanced Functional Materials |data = 2014-03-20 |data dostępu = 2022-04-05 |issn = 1616-301X |wolumin = 24 |numer = 24 |s = 3765–3775 |doi = 10.1002/adfm.201304126}}</ref>. |
* Wykrywanie biomolekuł ''in vivo''<ref>{{Cytuj |autor = Daniela Drescher, Ingrid Zeise, Heike Traub, Peter Guttmann, Stephan Seifert |tytuł = In situ Characterization of SiO<sub>2</sub> Nanoparticle Biointeractions Using BrightSilica |czasopismo = Advanced Functional Materials |data = 2014-03-20 |data dostępu = 2022-04-05 |issn = 1616-301X |wolumin = 24 |numer = 24 |s = 3765–3775 |doi = 10.1002/adfm.201304126}}</ref>. |
||
⚫ | |||
⚫ | Nanocząstki metali plazmonicznych są najczęściej pokrywane powłoką zabezpieczającą z krzemionki (SiO<sub>2</sub>), która zwykle powstaje w wyniku rozkładu {{chem2|[[Metakrzemian sodu|Na2SiO3]]}} lub [[Ortokrzemian tetraetylu|ortokrzemianu tetraetylu]] (TEOS), {{chem2|(EtO)4Si}}. W przypadku metakrzemianu sodu wykorzystuje się zazwyczaj procedurę zaproponowaną przez Mulvaneya et al. w 2003 roku<ref>{{Cytuj |autor = Shawn P. Mulvaney, Michael D. Musick, Christine D. Keating, Michael J. Natan |tytuł = Glass-Coated, Analyte-Tagged Nanoparticles: A New Tagging System Based on Detection with Surface-Enhanced Raman Scattering |czasopismo = Langmuir |data = 2003-05-01 |data dostępu = 2022-04-05 |issn = 0743-7463 |wolumin = 19 |numer = 11 |s = 4784–4790 |doi = 10.1021/la026706j |język = en}}</ref>. Polega ona na dodaniu zakwaszonego roztworu {{chem2|Na2SiO3}} do [[zol]]u otrzymanych wcześniej nanocząstek plazmonicznych i pozostawia się tak sporządzony roztwór na około 6 dni, z włączonym mieszaniem. Druga metoda jest znacznie szybsza, gdzie warstwa krzemionki powstaje poprzez rozkład ortokrzemianu tetraetylu katalizowany przez [[amoniak]]<ref>{{Cytuj |autor = Jan Krajczewski, Karol Kołątaj, Sylwia Pietrasik, Andrzej Kudelski |tytuł = Silica-covered star-shaped Au-Ag nanoparticles as new electromagnetic nanoresonators for Raman characterisation of surfaces |czasopismo = Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy |data = 2018-03-15 |data dostępu = 2022-04-05 |issn = 1386-1425 |wolumin = 193 |s = 1–7 |doi = 10.1016/j.saa.2017.11.060 |język = en}}</ref>. |
||
⚫ | |||
⚫ | Nanocząstki metali plazmonicznych są najczęściej pokrywane powłoką zabezpieczającą z krzemionki (SiO<sub>2</sub>), która zwykle powstaje w wyniku rozkładu |
||
== Przypisy == |
== Przypisy == |
Wersja z 21:52, 7 kwi 2022
Spektroskopia SHINERS (ang. Shell-isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy) – rodzaj powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii ramanowskiej SERS (ang. Surface-Enhanced Raman Spectroscopy), w której wzrost efektywności rozpraszania ramanowskiego jest indukowany przez nanocząstki plazmoniczne pokryte cienką warstwą przeźroczystego dielektryka np. SiO
2, ZrO
2 lub MnO
2[1][2]. Technika ta została zaproponowana w 2010 roku przez grupę badawczą Tian Zhongqun z chińskiego Xiamen University[3]. Spektroskopia SHINERS polega na pokrywaniu nanorezonatorów elektromagnetycznych warstwą ochronną, a następnie zarejestrowaniu widma Ramana danej powierzchni, na której znajdują się zabezpieczone nanocząstki plazmoniczne. Ważnym aspektem podczas zabezpieczania nanomateriału powłoką ochronną jest jej grubość: warstwa musi być ultra-cienka (2–5 nm), aby nie tłumić wzmocnienia pola elektrycznego generowanego na zewnątrz zabezpieczonego układu plazmonicznego[3].
Zalety
Główną zaletą metody SHINERS, w stosunku do standardowej metody SERS, jest możliwość jej wszechstronnego zastosowania, także do badania próbek nie wykazujących właściwości plazmonicznych. Pokrycie nanocząstek plazmonicznych warstwą ochronną zapobiega ich aglomeracji, co zwiększa stabilność otrzymanych zoli nanocząstek[4]. Kolejną zaletą jest możliwość zastosowania nanocząstek metali szlachetnych zabezpieczonych powłoką do badań próbek biologicznych, dla których kontakt z metalem ciężkim może powodować zmianę struktury próbki lub denaturację białek[4].
Przykładowe zastosowania
- Detekcja pestycydu (parationu metylowego) na skórce pomarańczy[5].
- Wykrywanie nielegalnych dodatków do żywności, na przykład melaminy[6].
- Monitorowanie reakcji katalitycznych[7].
- Wykrywanie biomolekuł in vivo[8].
Tworzenie warstwy ochronnej
Nanocząstki metali plazmonicznych są najczęściej pokrywane powłoką zabezpieczającą z krzemionki (SiO2), która zwykle powstaje w wyniku rozkładu Na
2SiO
3 lub ortokrzemianu tetraetylu (TEOS), (EtO)
4Si. W przypadku metakrzemianu sodu wykorzystuje się zazwyczaj procedurę zaproponowaną przez Mulvaneya et al. w 2003 roku[9]. Polega ona na dodaniu zakwaszonego roztworu Na
2SiO
3 do zolu otrzymanych wcześniej nanocząstek plazmonicznych i pozostawia się tak sporządzony roztwór na około 6 dni, z włączonym mieszaniem. Druga metoda jest znacznie szybsza, gdzie warstwa krzemionki powstaje poprzez rozkład ortokrzemianu tetraetylu katalizowany przez amoniak[10].
Przypisy
- ↑ Jan Krajczewski i inni, Zirconium(IV) oxide: New coating material for nanoresonators for shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy, „Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy”, 193, 2018, s. 480–485, DOI: 10.1016/j.saa.2017.12.064, ISSN 1386-1425 [dostęp 2022-04-07] (ang.).
- ↑ Heman Burhanalden Abdulrahman i inni, MnO2-protected silver nanoparticles: New electromagnetic nanoresonators for Raman analysis of surfaces in basis environment, „Applied Surface Science”, 388, 12th International Symposium on Electrochemical/Chemical Reactivity of New Materials, 15th-18th September 2015, Warsaw, Poland, 2016, s. 704–709, DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.01.262, ISSN 0169-4332 [dostęp 2022-04-07] (ang.).
- ↑ a b Jian Feng Li i inni, Shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy, „Nature”, 464 (7287), 2010, s. 392–395, DOI: 10.1038/nature08907, ISSN 1476-4687, PMID: 20237566 [dostęp 2022-04-05] .
- ↑ a b Jan Krajczewski , Andrzej Kudelski , Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy, „Frontiers in Chemistry”, 7, 2019, DOI: 10.3389/fchem.2019.00410, ISSN 2296-2646 [dostęp 2022-04-07] .
- ↑ Aleksandra Michałowska , Maria Żygieło , Andrzej Kudelski , Fe3O4-protected gold nanoparticles: New plasmonic-magnetic nanomaterial for Raman analysis of surfaces, „Applied Surface Science”, 562, 2021, art. nr 150220, DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150220, ISSN 0169-4332 [dostęp 2022-04-07] (ang.).
- ↑ Jing-Liang Yang i inni, Quantitative detection using two-dimension shell-isolated nanoparticle film, „Journal of Raman Spectroscopy”, 48 (7), 2017, s. 919–924, DOI: 10.1002/jrs.5151, ISSN 0377-0486 [dostęp 2022-04-05] .
- ↑ Yao-Hui Wang i inni, In Situ Analysis of Surface Catalytic Reactions Using Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy, „Analytical Chemistry”, 91 (3), 2019, s. 1675–1685, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b05499, ISSN 0003-2700 [dostęp 2022-04-05] .
- ↑ Daniela Drescher i inni, In situ Characterization of SiO2 Nanoparticle Biointeractions Using BrightSilica, „Advanced Functional Materials”, 24 (24), 2014, s. 3765–3775, DOI: 10.1002/adfm.201304126, ISSN 1616-301X [dostęp 2022-04-05] .
- ↑ Shawn P. Mulvaney i inni, Glass-Coated, Analyte-Tagged Nanoparticles: A New Tagging System Based on Detection with Surface-Enhanced Raman Scattering, „Langmuir”, 19 (11), 2003, s. 4784–4790, DOI: 10.1021/la026706j, ISSN 0743-7463 [dostęp 2022-04-05] (ang.).
- ↑ Jan Krajczewski i inni, Silica-covered star-shaped Au-Ag nanoparticles as new electromagnetic nanoresonators for Raman characterisation of surfaces, „Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy”, 193, 2018, s. 1–7, DOI: 10.1016/j.saa.2017.11.060, ISSN 1386-1425 [dostęp 2022-04-05] (ang.).