Специалисты из России разработали наночастицы на основе максенов – двумерных материалов, состоящих из атомов переходных металлов и углерода. Эти частицы могут стать альтернативой дорогостоящим наноструктурам из серебра и золота, которые используются в SERS-спектроскопах.
Эффект гигантского комбинационного рассеяния (SERS) позволяет усиливать интенсивность колебательных спектров молекул, которые взаимодействуют с наноструктурированными поверхностями. Обычно для этих целей используют наночастицы благородных металлов. Они эффективно усиливают сигналы, создаваемые сверхмалыми концентрациями изучаемых веществ, но быстро окисляются и стоят дорого.
В качестве альтернативы ученые из МФТИ, Объединенного института ядерных исследований, МГУ и НИЯУ МИФИ разработали наноматериал на основе максенов. Это двумерные материалы, состоящие из атомов переходных металлов и углерода, а также часто содержащие азот, фтор или кислород.
Пленки и наночастицы из максенов обладают необычными свойствами, которые делают их похожими на металлы, включая золото и серебро. Это побудило ученых попробовать использовать их в качестве основы для расходных материалов для SERS-спектроскопов.
Руководствуясь этой идеей, исследователи создали SERS-сенсоры на основе нескольких вариантов максенов, состоящих из молибдена, титана, углерода и поверхностных функциональных групп.
«Мы создаем «SERS-чернила» с помощью лазерной абляции, а затем наносим их на поверхность различными методами печати, создавая, в частности, сенсоры для малых молекул. Чтобы понять, насколько хорошо работает такой сенсор, мы сначала проверили SERS-активность и стабильность исходных порошков», – пояснил Илья Завидовский, старший научный сотрудник МФТИ.
Тесты на растворах красителя родамина показали высокую чувствительность созданных физиками SERS-сенсоров на основе максенов. Они оказались примерно на порядок лучше предыдущих разработок. Также ученые обнаружили, что в коммерчески доступных максенах есть примеси в виде небольших включений алюминия, которые улучшают свойства материалов. Это нужно учитывать при дальнейшей разработке «SERS-чернил», заключили исследователи.
Источник: ТАСС
распечатать статью
