Comme la médecine et la pharmacologie étudient les processus à l’échelle nanométrique, il est devenu de plus en plus important d’identifier et de caractériser différentes molécules.
La spectroscopie Raman, une technique qui exploite la dispersion de la lumière laser pour identifier les molécules, a une capacité limitée à détecter les molécules dans les échantillons dilués en raison de la faible performance du signal.
Une équipe de chercheurs de l’Université d’Hyderabad, en Inde, a amélioré la détection moléculaire à de faibles concentrations en organisant des nanoparticules dans des nanofils pour améliorer la spectroscopie Raman.
La spectroscopie Raman à surface améliorée (SERS) utilise des champs électromagnétiques pour améliorer la diffusion Raman et augmenter la sensibilité des colorants standards tels que R6G de plus d’un milliard de fois.
L’équipe a décoré des nanofils de silicium alignés verticalement avec des densités variables de nanoparticules d’argent, en utilisant et en améliorant la forme tridimensionnelle de la structure. Leurs résultats, publiés dans le Journal of Applied Physics, montrent que leur dispositif était capable d’améliorer les signaux Raman pour la protéine cytosine et le perchlorate d’ammonium d’un facteur de 100 000.
« La beauté est que nous pouvons améliorer la densité de ces nanofils en utilisant la chimie simple », explique l’un des auteurs de la recherche, Soma Venugopal Rao. « Si vous avez une grande densité de nanofils, vous pouvez mettre plus de nanoparticules d’argent dans le substrat et augmenter la sensibilité du substrat », ajoute cet expert.
Améliore la sensibilité
L’application des nanostructures nécessaires aux dispositifs SERS reste un défi pour le terrain. La construction de ces structures en trois dimensions avec des nanofils de silicium a attiré l’attention pour sa plus grande surface et ses performances supérieures, mais les nanofils de silicium sont encore chers à produire.
Au lieu de cela, l’équipe a été en mesure de trouver une façon plus économique de fabriquer des nanofils de silicone et a utilisé une technique appelée gravure sans électricité pour créer une large gamme de nanofils. Ces experts ont « décoré » ces câbles avec des nanoparticules d’argent à densités variables et contrôlées, ce qui a augmenté la surface des nanofils.
« L’optimisation de ces structures alignées verticalement a pris beaucoup de temps au début », explique Nageswara Rao, un autre auteur de l’article. « Nous augmentons la surface et pour ce faire nous devons changer le rapport d’aspect », ajoute-t-il.
Après avoir optimisé son système de détection du colorant de la rhodamine à un niveau nanomolaire, ces nouveaux substrats que l’équipe a construits ont amélioré la sensibilité Raman d’un facteur de 10 000 à 100 000. Les substrats ont détecté des concentrations de cytosine, un nucléotide présent dans l’ADN, et du perchlorate d’ammonium, une molécule pouvant détecter des explosifs, à des concentrations aussi diluées que 50 et 10 micromolaires, respectivement.
Les résultats ont donné à l’équipe des raisons de croire qu’il pourrait bientôt être possible de détecter des composés à des concentrations sur l’échelle nanomolaire ou même picomolaire, explique Nageswara Rao. Le travail de l’équipe a ouvert plusieurs voies pour la recherche future, de l’expérimentation de différentes nanoparticules telles que l’or, l’augmentation de la clarté des nanofils ou le test de ces dispositifs dans divers types de molécules.
Source: Europa Press
