Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Германии и Литвы предложили способ повышения чувствительности метода поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS). Они продемонстрировали новый дизайн сенсора для SERS, в котором вместе с традиционными наночастицами используется фотонный кристалл. Развитие такого подхода позволит точнее определять химический состав смесей различных веществ. Результаты исследования опубликованы в журнале Sensors and Actuators B: Chemical (IF: 6,393; Q1). Работа проводится при поддержке Российского научного фонда.

 

 

Фото: принцип работы сенсора с фотонным кристаллом 

SERS — один из видов рамановской спектроскопии, применяется в пищевой промышленности, медицине, материаловедении, криминалистике. С его помощью получают «паспорт» молекулы с уникальной спектральной «подписью». Спектр показывает, как молекула рассеивает свет лазера. Для усиления сигнала и увеличения чувствительности детектирования используются сенсоры. Обычно это подложки, изготовленные из структур металлических наночастиц. Так можно определить химическую структуру вещества. 

«При использовании метода SERS сигнал усиливается, когда на наночастицы падает свет с определенной длиной волны. Однако до сих пор анализ сложных смесей остается непростой задачей: для каждой длины волны есть определенные молекулы, которые перебивают сигнал, и остальные молекулы просто не видны. Это очень важно и для экологического мониторинга, и для медико-биологических анализов. Мы предложили элегантное решение проблемы, добавив в конструкцию сенсора фотонный кристалл, на котором расположили наночастицы серебра треугольной формы», — рассказывает один из авторов статьи, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Евгения Шеремет

Фотонный кристалл — это периодическая структура, переливающаяся, как крылья бабочки-хамелеона или перья павлина. Он отражает разные длины волн в зависимости от периода структуры и угла падения света. 

«Наш фотонный кристалл — градиентный. Он изготовлен электрохимическим травлением кремния, период которого меняется вдоль поверхности, а значит, меняется и длина волны отраженного света.

Расположив наночастицы на поверхности такого фотонного кристалла, мы получили гибридную структуру — удалось добиться контроля над тем, на какой длине волны получен наилучший сигнал. Применение этого принципа дает более надежные и точные результаты анализа, чем при использовании волны одной длины»,

— поясняет Евгения Шеремет.

Над исследованием ученые ТПУ работали совместно с коллегами из Вильнюсского университета (Литва), Вюрцбургского университета (Германия) и Хемницкого технического университета (Германия).

Источники

Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Томский политехнический университет (tpu.ru), 14/05/2020
Фотонный кристалл поможет определять химический состав сложных веществ
Seldon.News (news.myseldon.com), 14/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Популярная механика (popmech.ru), 14/05/2020
Фотонный кристалл поможет определять химический состав сложных веществ
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 14/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Поиск (poisknews.ru), 14/05/2020
Фотонный кристалл поможет определять химический состав сложных веществ
Pcnews.ru, 14/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 17/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Индикатор (indicator.ru), 17/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Seldon.News (news.myseldon.com), 17/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
SMIonline (so-l.ru), 17/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Российский научный фонд (рнф.рф), 15/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Российский научный фонд (rscf.ru), 15/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Научная Россия (scientificrussia.ru), 18/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
События дня (inforu.news), 18/05/2020
Фотонный кристалл поможет точнее определять химический состав сложных веществ
Nanonewsnet.ru, 19/05/2020

Похожие новости

  • 31/08/2020

    Статьи томских ученых опубликованы в высокорейтинговых зарубежных изданиях

    В 2020 году ученые кафедры физики, химии и теоретической механики ООФ Томского архитектурно-строительного университета подготовили две публикации, которые вошли в высокорейтинговые зарубежные журналы издательства Elsevier.
    277
  • 01/07/2016

    Томские ученые создают аппарат для гемодиализа размером с наручные часы

    ​Исследователи Томского государственного университета научились изменять свойства цеолитов и планируют в течение года создать новый материал для гемодиализного портативного устройства. Возможно, уже через два года у пациентов появится возможность делать процедуру в домашних условиях и путешествовать.
    2891
  • 04/07/2019

    ТГУ и нидерландский вуз презентовали совместную бакалаврскую программу

    Томский государственный университет (ТГУ) презентовал международную программу бакалавриата TISP, которая разработана совместно с Университетом Маастрихта (Нидерланды); она является единственной в России междисциплинарной программой бакалавриата в естественно-научных и физико-математических областях знаний на английском языке, сообщила пресс-служба ТГУ.
    505
  • 14/08/2020

    Студент Миланского политеха работал в ТПУ над созданием покрытия из хрома для оболочки ТВЭЛов

    ​Магистрант Миланского политехнического университета Кристиано Полтрониери в течение семестра проводил исследования в Томском политехническом университете в рамках программы академической мобильности. Его проект посвящен решению масштабной задачи — повысить стойкость к окислению циркониевых оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) водо-водяных ядерных реакторов в случае аварийной ситуации.
    380
  • 15/09/2020

    Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул

    Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ Рашида Валиева создала новую модель для расчета фотофизических характеристик молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе редкоземельных лантаноидов.
    217
  • 13/02/2019

    Супергидрофильное покрытие для индивидуальных имплантатов предложили ученые ТПУ

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе со своими германскими коллегами из университета Дуйсбург-Эссен предложили использовать сферические наночастицы кальций-фосфата в качестве покрытия для имплантатов из сплава ВТ6.
    1099
  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    394
  • 25/09/2019

    Ученые создали мультиконтрастный томографический комплекс для промышленности и медицины

    Физики Томского политехнического университета создали первый отечественный томограф, позволяющий визуализировать внутреннюю структуру объектов с использованием не только корпускулярных, но и волновых свойств рентгеновского излучения.
    666
  • 08/07/2020

    Томские ученые нашли способ увеличить дальность действия и стабильность оптического пинцета

    ​​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Института оптики атмосферы СО РАН нашли способ увеличить дальность действия оптических ловушек, или оптического пинцета. Подобные устройства используются для передвижения отдельных микрочастиц в биологии и химии.
    2301
  • 07/11/2017

    ТПУ и Токийский столичный университет будут развивать перспективные направления сотрудничества

    ​Перспективные направления сотрудничества Томского политехнического университета и Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) обсудили в пятницу представители двух вузов. С рабочим визитом Томский политех посетили вице-президент по международным связям токийского вуза Такая Охаши и координатор международного сотрудничества Сатоми Сузуки.
    1307