Ученые предложили готовить оборудование для анализов в микроволновке
Ученые МИЭТ в составе коллектива исследователей разработали наноматериал для снижения себестоимости высокоточного анализа в клинических, эпидемиологических, судебно-медицинских и других исследованиях методом спектроскопии комбинационного рассеяния. Результаты представлены в Applied Surface Science.
Одно из наиболее актуальных направлений в оптическом анализе химических и в том числе органических веществ, по словам ученых, основано на использовании эффекта гигантского комбинационного рассеяния света (ГКР). Это явление заключается в многократном усилении рассеянного светового (рамановского) сигнала от молекул исследуемого вещества из-за его взаимодействия с наночастицами металлов, расположенных на подложке.
ГКР-сенсоры перспективны для применения в медицине, криминалистике, химической промышленности и экологии благодаря высокой скорости анализа, маленькому объему пробы и очень высокой чувствительности.
«
"Сенсоры этого типа способны обнаруживать даже единичные молекулы в многокомпонентных средах, например в пищевых продуктах или биологических жидкостях", – сообщил аспирант института перспективных материалов и технологий МИЭТ Денис Новиков.
Ключевой элемент таких приборов — ГКР-активная подложка, на которую наносится аналит и которая усиливает рассеянное (рамановское) излучение в результате взаимодействия и отражения. Существующие на рынке подложки деградируют за счет окисления и активного поглощения различных загрязнителей из воздуха, поэтому даже в запакованном виде хранятся не более трех месяцев, а после распаковки пригодны к использованию не более суток, объяснили ученые.
Ученые Национального исследовательского университета «МИЭТ» (МИЭТ) совместно с российскими и белорусскими коллегами создали более стойкую ко внешним воздействиям подложку для ГКР-сенсоров. По их словам, новая разработка существенно упрощает, повышает точность и удешевляет анализ, снижая требования к условиям хранения и обеспечивая более длительный срок работы.
«В нашем случае ГКР-активный компонент (серебро) равномерно распределен в многокомпонентной тонкой пленке, что предотвращает его окисление при контакте пленки с атмосферой, что позволяет хранить подложку до активации неограниченно долго. В ходе активации на поверхности подложки появляются плазмонные наночастицы серебра, которые и дают нужные оптические свойства в виде ГКР-эффекта», – объяснил профессор института перспективных материалов и технологий МИЭТ Дмитрий Геннадьевич Громов.
Предложенная разработка, по словам авторов, в первую очередь ориентирована на применение в массовых медицинских экспресс-исследованиях и криминалистике. Активация подложки происходит за счет обработки СВЧ-излучением или другого внешнего энергетического воздействия, то есть подготовить ее к использованию можно даже в обычной микроволновке, рассказали ученые.
«Использование нашей подложки сделает процесс анализа заметно доступнее, точнее и дешевле. По стойкости и долговечности наш материал существенно превосходит все доступные на рынке аналоги», – отметил доцент института перспективных материалов и технологий МИЭТ Сергей Дубков.
В дальнейшем научный коллектив намерен разработать аналогичные подложки с плазмонными частицами других металлов, что позволит расширить спектр веществ, регистрируемых при помощи ГКР-сенсоров.
МИЭТ – участник программы государственной поддержки университетов РФ «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты». Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант №21-19-00761).