Enquanto a medicina e a farmacologia investigam os processos em nanoescala, tornou-se cada vez mais importante identificar e caracterizar diferentes moléculas. Espectroscopia Raman, uma técnica que aproveita o espalhamento de luz laser para identificar moléculas, tem uma capacidade limitada de detectar moléculas em amostras diluídas devido ao baixo rendimento do sinal.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Hyderabad, na Índia, melhorou a detecção molecular em níveis de concentração baixos, organizando nanopartículas em nanofios para aprimorar a espectroscopia Raman. A espectroscopia Raman aprimorada por superfície (SERS) usa campos eletromagnéticos para melhorar o espalhamento Raman e aumentar a sensibilidade em corantes padrão como R6G em mais de um bilhão de vezes.

A equipe decorou nanofios de silício alinhados verticalmente com diferentes densidades de nanopartículas de prata, utilizando e aprimorando a forma 3-D da estrutura. Seus resultados, publicado no Journal of Applied Physics , mostram que seu dispositivo foi capaz de aumentar os sinais Raman para proteína citosina e perclorato de amônio por um fator de 100, 000

"A beleza é que podemos melhorar a densidade desses nanofios usando química simples, "disse Soma Venugopal Rao, um dos autores do artigo. "Se você tem uma grande densidade de nanofios, você pode colocar mais nanopartículas de prata no substrato e pode aumentar a sensibilidade do substrato. "

Aplicar as nanoestruturas necessárias aos dispositivos SERS continua sendo um desafio para o campo. Construir essas estruturas em três dimensões com nanofios de silício chamou a atenção por sua área de superfície superior e desempenho superior, mas os nanofios de silício ainda são caros de produzir.

Em vez de, a equipe conseguiu encontrar uma maneira mais barata de fazer nanofios de silício e usou uma técnica chamada corrosão sem eletrodos para fazer uma ampla gama de nanofios. Eles "decoraram" esses fios com nanopartículas de prata com densidades variáveis ​​e controladas, que aumentou a área de superfície dos nanofios.

"A otimização dessas estruturas alinhadas verticalmente levou muito tempo no início, "disse Nageswara Rao, outro dos autores do artigo. "Aumentamos a área da superfície e, para isso, precisávamos mudar a proporção da imagem."

Depois de otimizar seu sistema para detectar o corante rodamina em um nível nanomolar, esses novos substratos que a equipe construiu aumentaram a sensibilidade Raman por um fator de 10, 000 a 100, 000. Os substratos detectaram concentrações de citosina, um nucleotídeo encontrado no DNA, e perclorato de amônio, uma molécula com potencial para detectar explosivos, em concentrações tão diluídas quanto 50 e 10 micromolar, respectivamente.

Os resultados deram à equipe motivos para acreditar que em breve será possível detectar compostos em concentrações na escala de nanomolar ou mesmo picomolar, Nageswara Rao disse. O trabalho da equipe abriu vários caminhos para pesquisas futuras, de experimentar diferentes nanopartículas, como ouro, aumentando a nitidez dos nanofios ou testando esses dispositivos em vários tipos de moléculas.