콜로이드 빌딩 블록의 조립을 통한 균일한 어레이 필름의 제조는 통합된 개별 및 집단 기능에 대한 실질적인 관심입니다. 여기에서 단일 귀금속 미소구체의 통합된 신호 감도와 조립된 균일한 어레이 필름의 재현성을 입증한 표면 강화 라만 산란(Surface-enhanced Raman scattering, SERS) 적용을 위해 단분산 귀금속 미소구체를 균일한 어레이 필름으로 구성하기 위한 자기 조립 경로가 제시되었습니다. . 이를 위해 단분산 다기능 Fe3 O4 @SiO2 @TiO2 빌딩 블록으로 @Ag(FOSTA) 콜로이드 미세구는 집에서 만든 초음파 보조 반응 시스템을 통해 성공적으로 합성되었습니다. SERS 테스트에 사용되는 경우 이러한 다기능 미소구체는 먼저 용액에서 분석물(R6G)을 결합한 다음 외부 자기장 하에서 균일한 필름으로 조립될 수 있으며, 이는 우수한 재현성과 함께 높은 SERS 검출 감도를 나타냅니다. 또한 TiO2로 인해 FOSTA 콜로이드 미소구체의 중간층에서 빌딩 블록은 재활용 SERS 적용을 위해 흡착된 분석 물질의 광촉매 분해를 통해 재활용 및 자가 세척될 수 있습니다.
고유한 분광 지문, 고감도 및 비파괴 데이터 수집의 통합이라는 탁월한 이점으로 인해 표면 강화 라만 산란(SERS) 분광법은 생화학, 화학 합성, 식품 안전, 환경 모니터링 등 [1,2,3]. 거친 은 금속 표면이 흡착된 분자의 라만 산란 분광법을 크게 향상시킬 수 있다는 것이 처음 발견된 이후로 SERS 기판은 라만 신호와의 강력한 관계에 대한 연구 초점이 되어 왔습니다[4, 5]. 나중에 "핫스팟"이라고 하는 집합체의 간극 또는 접합부가 강력한 라만 신호에 기여하는 것으로 밝혀졌고[6], "핫스팟"이 있는 다양한 귀금속 나노구조 재료의 설계 및 합성에 큰 진전이 있었습니다. 포함 구조 [7].
지금까지 SERS 활성 나노입자와 나노구조 지지체 재료로 구성된 다양한 재료가 더 높은 향상을 위해 설계되었습니다[8, 9]. 일반적으로 SERS 기질은 구조화된 필름과 콜로이드 입자의 두 가지 주요 범주로 분류할 수 있습니다. 구조화된 필름의 경우 전자빔 리소그래피, AAO 템플릿 및 폴리스티렌과 같은 콜로이드 어레이 템플릿과 같은 복잡한 절차를 통해 제작되는 경우가 많았으며[10,11,12,13,14] 이러한 구조화된 필름의 표면이 다소 균일하여 유리합니다. 개선된 재현성 SERS 신호용. 그러나 제조 절차는 시간이 많이 걸리고 5nm보다 작은 제어 가능한 나노갭을 가진 나노패턴 표면을 준비하는 것도 어렵습니다[15]. 따라서 구조화된 표면의 SERS 향상은 밀도가 높은 나노스케일 간격이 전체 계층적 입자를 압도하기 때문에 습식 화학 방법으로 제조된 귀금속 입자 또는 계층적 미소구체의 향상보다 일반적으로 훨씬 적습니다[16,17,18]. 불행히도, SERS 기질로서 계층적 귀금속 입자의 신호 감도는 우수했지만, 그들의 재현성은 무질서 응집으로 인해 상대적으로 열악하였다[19].
불규칙한 "핫스팟" 분포를 해결하기 위해 자체 조립 전략을 사용하여 정렬된 응집을 실현하여 나노 크기의 빌딩 블록 사이에 비교적 균일하게 분포된 "핫스팟"의 생성을 유도했습니다[20, 21]. 표면 장력, 공유 상호 작용, Van der Waals 및 정전기 인력을 비롯한 다양한 힘을 기반으로 다양한 방법이 개발되었습니다[22,23,24,25,26,27,28,29]. 예를 들어, Bai et al은 제어된 증발 증착 공정을 통해 수직으로 정렬된 금 나노막대의 대면적 어레이를 제작했습니다[23]. Kim et al은 PS-b-P4VP 미셀 기반의 고감도 및 우수한 재현성을 갖는 SERS 기판으로 은 나노클러스터의 초고밀도 어레이를 제작하는 간단한 방법을 보고했다[28]. 귀금속 입자의 이러한 보고된 필름 어셈블리는 재현성이 높은 SERS 신호를 보여주지만 분석물의 결합 속도는 현탁액 접근 방식에 비해 낮습니다.
자성 귀금속 미소구체는 자성 분리를 통해 용액에서 분석물을 효율적으로 포획할 수 있으며 유리 슬라이드에 고정된 후 우수한 SERS 성능을 나타냅니다[30,31,32]. 또한, 광촉매 물질도 도입되어 SERS 기판을 쉽게 재활용할 수 있도록 하는 자가 세척 SERS 기판을 생성했습니다[33, 34]. 불행히도, 이러한 다기능 자기 복합 미소구체는 외부 자기장 하에서 분석물을 결합하고 필름을 신속하게 형성할 수 있지만 결과 필름은 종종 무질서하게 되어 "핫스팟"의 매우 고르지 않은 분포와 열악한 SERS 신호 재현성을 초래했습니다. 따라서 SERS 응용 분야에서 이러한 모든 자성 귀금속 미소구체는 자기 분리 도구로 작동하도록 제한됩니다. 자기 조립은 외부 자석 아래에서 간단하게 조작할 수 있다는 점에서 매력적이었지만, 특히 3차원 조립의 경우 빌딩 블록의 높은 단분산성을 요구합니다[35]. 지금까지 자기 조립 경로를 사용하여 재현 가능하고 재활용 가능한 SERS 기판을 구성한 연구는 보고되지 않았습니다.
여기서, 단분산 다기능 Fe3 O4 @SiO2 @TiO2 @Ag(FOSTA) 복합 미소구체는 자기 조립에 적합한 빌딩 블록인 수제 초음파 보조 반응 시스템에서 성공적으로 합성되었습니다. 반응식 1에서 알 수 있듯이 다기능 FOSTA 복합 미세구는 SERS 분석을 위해 먼저 분산 및 자기 분리를 통해 용액에서 분석물(R6G)을 효율적으로 캡처할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 FOSTA 복합 미소구체를 외부 자기장이 있는 유리 슬라이드에 균일한 필름으로 조립하여 매우 민감하고 재현 가능한 SERS 성능을 나타낼 것으로 예상됩니다. 또한 사용된 FOSTA 복합 미소구체는 UV 조사 하에서 흡착된 분석 물질의 광촉매 분해를 통해 재활용될 수 있습니다.
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재현 가능하고 재활용 가능한 SERS 기판을 위한 다기능 FOSTA 복합 미소구체의 자기 조작
단분산 Fe3 O4 @SiO2 미소구체는 우리의 이전 보고서를 통해 합성되었습니다[36]. TiO2 쉘 코팅은 응집을 피하기 위해 초음파 탱크에서 수행되었습니다. 일반적인 합성에서 Fe3 O4 @SiO2 (20 mg)을 히드록시프로필 셀룰로오스(0.1 g), 에탄올(45 mL) 및 탈이온수(0.1 mL)의 혼합물에 분산시켰다. 30분 후, 에탄올(5mL)에 용해된 테트라부톡시 티타늄 1mL를 연동 펌프를 사용하여 15분 동안 혼합물에 완전히 주입했습니다. 그런 다음, 초음파 탱크의 물을 85 °C까지 서서히 가열하고 100분 동안 환류시켰다. 생성물을 외부 자석으로 분리하여 에탄올로 반복 세척한 후, 폴리비닐피롤리돈(PVP, 1.0g)이 함유된 탈이온수 75mL에 초음파 하에서 30분간 재분산시킨 후, 용액을 테플론 오토클레이브에 옮겨 형질전환시켰다. 비정질 TiO2 180 °C에서 아나타제 구조로 껍질을 벗기십시오.
은 쉘 코팅은 응집을 피하기 위해 초음파 탱크에서도 수행되었습니다. 위의 Fe3 O4 @SiO2 @TiO2 미소구체(약 25mg)를 AgNO3를 함유하는 물/암모니아/에탄올 혼합 용액(2mL/0.2mL/13mL)에 분산 (0.1 g) 및 PVP (1 g), 그리고 나서 전체 용액을 40 °C에서 30분 동안 초음파의 도움으로 분산시켰다. 그 다음, 온도를 85℃로 증가시켰다. 일정 시간이 지난 후 초음파 탱크에서 플라스크 병을 꺼내 외부 자석에 의해 즉시 생성물을 분리한 후 에탄올로 여러 번 세척하였다. 최종 제품은 추가 특성화 및 사용을 위해 에탄올에 저장되었습니다.
Cu Kα 방사선(Philips X'pert Diffractometer), 주사 전자 현미경(SEM, Hitachi S-4800) 및 투과율을 사용하여 10°~80°의 2θ 범위에서 X선 회절(XRD)로 분석했습니다. 전자현미경(TEM, JEOL-2010). 자기 측정은 초전도 양자 간섭 장치 자력계(SQUID, Quantum Design, MPMS XL)로 수행되었습니다.
R6G는 SERS 기질의 재현성을 테스트하기 위한 라만 프로브로 사용되었습니다. 농도가 다른 R6G 용액(20mL)을 먼저 준비하고, 에탄올에 저장되어 있는 상기 제조된 FOSTA 복합 미소구체를 첨가하고 2시간 동안 진탕층에 두었다. 그런 다음 외부 자석으로 생성물을 추출하고 에탄올로 세척하였다. 나머지 용액은 원형 자석 아래에 있는 깨끗한 실리콘 펠릿에 떨어뜨리고 용액을 페트리 접시로 덮고 모든 에탄올이 증발할 때까지 그대로 두었다. 전체 프로세스는 충격 방지 플랫폼에서 수행되었습니다. 잔류 용액을 공기 중에서 천천히 건조시킨 후, 본 연구에서 633 nm의 여기 파장에서 레이저를 사용하여 라만 기기(LABRAM-HR)로 기판을 측정하였다. 샘플 표면에 초점을 맞춘 레이저 스팟은 직경이 약 3μm였으며 획득 시간은 각 스펙트럼에 대해 3초였습니다.
얻은 FOSTA 복합 미소구체의 광촉매 성능은 R6G를 모델로 사용하여 테스트되었습니다. 샘플(40mg)을 R6G 용액(40ml, 10 -5 M) 암흡착 실험을 위해 암실에서 30분 동안 보관하였다. 그리고 위의 용액을 8등분하여 300W 수은등을 광원으로 하는 집에서 만든 광촉매 장치에 넣었습니다. 각각의 조사 시간 간격으로 1개의 분취물(5.0 mL)을 수집하고 원심분리하여 광촉매를 제거하였다. 상청액은 자외선-가시광선 흡수 분광계(Shanghai Instrument Analysis Instrument Co., Ltd.)에서 525 nm에서의 흡광도를 측정하여 정량적으로 분석하였다. 재활용 테스트는 UV 노출 시간을 100분으로 설정한 것을 제외하고 위의 절차에 따라 수행하고 SERS 테스트 전에 샘플을 탈이온수로 여러 번 헹구어 잔류 이온을 제거합니다.
우리가 설계한 경로에 따르면 단분산 Fe3 O4 미소구체는 자기 조립에 중요한 요소입니다. 여기에서 그들은 이전에 우리 그룹이 보고한 바와 같이 열수 방법을 통해 합성되었습니다[36]. 그림 1a, e 및 j에서와 같이 단분산 Fe3 O4 직경이 200 nm인 마이크로스피어가 합성되었으며 명백한 응집 없이 매우 잘 분산되었습니다. 입자의 분산과 외부 쉘 성장에 대한 호환성을 더욱 향상시키기 위해 실리카 층을 Fe3에 코팅했습니다. O4 Stöber 방법을 통한 미소구체. Fig. 1b에서 보듯이 균일한 Fe3 O4 @SiO2 복합 미소구체를 얻었고 그림 1b와 f에서 볼 수 있는 것처럼 높은 모양과 크기 단분산성으로 인해 SEM 샘플을 준비하는 동안 육각형으로 채워진 상부 구조를 형성하는 경향이 있습니다. 균일한 Fe3 O4 @SiO2 복합 미소구체는 다음 껍질 성장을 위한 자기 플랫폼으로 좋은 후보이며 TiO2 동안 응집을 피하기 위해 특수 반응 시스템을 설정해야 합니다. 기계적 교반기와 환류가 우리 실험에서 초음파 탱크에 통합된 Ag 불균일 증착. Fe3 O4 @SiO2 @TiO2 기계적 교반기 및 초음파를 사용하지 않고 합성된 복합 미소구체는 추가 파일 1:지원 정보의 그림 S1 및 S2에 표시되었으며, 쉘 코팅 시 입자 또는 불균일한 반응 용액 사이의 반발력 감소로 인해 응집된 입자 또는 거친 표면을 갖는 입자가 관찰되었습니다. [37]. 그리고 잘 분산되는 Fe3 O4 @SiO2 @TiO2 microspheres는 그림 1c와 같이 초음파 및 기계적 교반기를 사용하여 집에서 만든 반응 시스템에서 성공적으로 제작할 수 있었으며 쉘은 작은 TiO2로 구성되었습니다. 도 1g 및 k의 나노입자. 비정질 TiO2 이후 쉘은 열수 처리에 의해 아나타제 구조로 변형되었고, PVP에 의해 은 이온이 천천히 환원되는 인시튜(in-situ) 방법을 통해 은으로 추가 코팅되었다. 얻은 FOSTA 복합 미소구체는 여전히 잘 분산되어 있고(그림 1d) 조밀한 Ag 나노입자가 TiO2 위에 증착되었습니다. 도 1h 및 i의 쉘. 위의 결과로부터 홈메이드 설정을 사용하여 다단계 코팅 절차를 통해 다기능 FOSTA 복합 미소구체를 합성했습니다. 환류와 함께 기계적 교반기는 반응이 균일하게 진행되도록 했으며, 초음파는 코팅 과정에서 자기 코어가 잘 분산되도록 보장했습니다. 요약하면, 자기 조립을 위한 빌딩 블록으로 사용할 수 있는 단분산 다기능 FOSTA 복합 미소구가 합성되었습니다.
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(a의 SEM 및 TEM 이미지 , e , 나 ) Fe3 O4 , (b , f , j ) Fe3 O4 @SiO2 , (c , 지 , k ) Fe3 O4 @SiO2 @TiO2 , 및 (d , h , 나 ) Fe3 O4 @SiO2 @TiO2 @Ag 마이크로스피어, 각각
각 코팅 단계에서 합성된 상기 제품은 모두 X선 분말 회절계(XRD)로 특성화되었습니다. Fe3의 특정 XRD O4 그림 2a에서 35.3° 및 62.4°(검은 점)에 위치한 두 개의 피크가 특징이며, 이는 Fe3 입방체 상의 (311) 및 (440) 격자 평면에 해당합니다. O4 (JCPDS 카드 번호 75-0449), 각각. 비정질 SiO2 코팅 후 층에서 23°를 중심으로 넓은 피크가 그림 2b에서 관찰되었습니다[38]. TiO2의 다른 레이어가 있을 때 증착 및 열수 처리, Fe3의 XRD 패턴 O4 @SiO2 @TiO2 미소구체는 Fe3와 비교하여 그림 2c에서 25.3°, 37.9° 및 48.0°(빨간색 삼각형)에 위치한 여러 추가 피크를 보여주었습니다. O4 @SiO2 아나타제 단계(JCPDS 카드 번호 75-2545)의 (101), (004) 및 (200) 평면으로부터의 반사에 해당하는 미소구체. Fe3 표면에 조밀한 Ag 나노입자를 증착한 후 O4 @SiO2 @TiO2 미소구체의 경우, 위 물질의 회절 피크는 여전히 관찰될 수 있었지만 그림 2d의 38.1° 및 44.6°(청색 별)의 강한 피크로 인해 희미하게 관찰되었으며, 이는 입방체 상의 (111) 및 (200)으로 인덱싱되었습니다. Ag (JCPDS 카드, 번호 4-783). 그림 2의 XRD 패턴은 특성 회절 피크가 스피넬 Fe3에 해당함을 보여줍니다. O4 , 무정형 SiO2 , 아나타제 TiO2 . 및 FOSTA 복합 미소구체의 입방상 Ag NP. 특징적인 XRD 패턴은 3개의 서로 다른 층이 Fe3에 연속적으로 코팅되었음을 나타냅니다. O4 설계된 경로와 일치하는 미소구체.
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(a의 XRD 패턴 ) Fe3 O4 , (b ) Fe3 O4 @SiO2 , (c ) Fe3 O4 @SiO2 @TiO2 , 및 (d ) Fe3 O4 @SiO2 @TiO2 @Ag, 각각
Fe3의 자기적 특성 O4 및 FOSTA 복합 미소구체를 그림 3과 같이 조사했습니다. 그림 3a에 표시된 제로 보자력 및 가역적 히스테리시스 거동은 Fe3의 초상자성 특성을 나타냅니다. O4 미소구체. Fe3의 실온 포화 자화 O4 미소구체는 73.3 emu/g이지만 자성 Fe3에서 상속된 FOSTA 복합 미소구체의 자화 O4 입자, SiO2를 포함한 추가 비자성 물질로 인해 분명히 감소 , TiO2 , 및 Ag 포탄. 포화 자화 값(2.62 emu/g)이 크게 감소했지만 FOSTA 복합 미소구체는 여전히 자기 분리에 의해 서스펜션 시스템에서 천천히 포장될 수 있습니다.
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(a의 실온 자기 히스테리시스 곡선 ) Fe3 O4 , 및 (b ) FOSTA 복합 마이크로스피어
FOSTA 복합 미소구체에서 Ag 쉘 구조는 SERS 성능을 결정할 뿐만 아니라 광촉매 특성에도 영향을 미치기 때문에 중요하므로 전체 성능을 최적화하기 위해 Ag 쉘의 제어된 성장이 필요했습니다. 여기서 PVP는 계면활성제를 제외하고 일종의 순한 환원제 역할을 하므로 Ag 핵이 Fe3에 나타난 후 반응 시간에 의해 Ag 나노입자의 성장을 쉽게 제어할 수 있었다. O4 @SiO2 @TiO2 미소구체. 서로 다른 간격으로 4개의 일반적인 제품을 샘플링하고 조사했으며 이를 샘플 I-IV로 명명했습니다(그림 4). 도 4a에서 보는 바와 같이 15분에 아주 작은 Ag 나노입자가 나타난 후 20분 동안 반응이 진행되면서 이들 Ag 나노입자가 커지면서 서로 접촉하지 않았다. Ag 나노입자의 지속적인 성장으로 대부분의 Fe3 표면 O4 @SiO2 @TiO2 미소구체는 25분에 덮었다. 마지막으로 Fe3의 표면 O4 @SiO2 @TiO2 미소구체는 큰 Ag 나노입자로 완전히 덮였다. 성장 과정에서 Fe3 표면의 Ag 나노 입자가 O4 @SiO2 @TiO2 미세구체는 Ag 나노입자에서 완전한 껍질로 점진적으로 성장했습니다.
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SEM 이미지(a ), SERS 스펙트럼(b ) 및 광촉매 성능(c ) 다른 반응 시간 (I) 15, (II) 20, (III) 25 및 (IV) 30분에서의 FOSTA 복합 미소구체
다른 간격으로 위의 샘플을 먼저 R6G를 프로브로 사용하여 SERS 기판으로 테스트했으며 해당 결과가 그림 4b에 나와 있습니다. 500~1750cm의 모든 피크 -1 그림 4b에서 R6G 신호로 인덱싱되었으며, 여기서 피크는 773cm -1 입니다. 크산텐 골격의 수소 원자와 1187, 1311, 1363, 1509 및 1651cm의 다른 피크의 평면 외 굽힘 운동으로 인한 것입니다. -1 방향족 고리의 C–H 평면 굽힘, C–O–C 신축 및 C–C 신축에 할당됩니다[39]. 1363cm에서 가장 강한 피크 -1 비교 대상으로 선정되었습니다. 샘플 I은 분리된 Ag 나노 입자가 너무 작기 때문에 명확하게 구별할 수 있는 피크가 없는 매우 약한 SERS 신호를 보여주었습니다. 샘플 II는 입자 크기가 증가함에 따라 국부적 EM 향상 증가에 대해 샘플 I보다 더 강한 SERS 신호를 나타냈다[40, 41]. 샘플 III의 SERS 신호는 이러한 분리된 Ag 나노입자의 크기가 약 50 nm에 도달했기 때문에 더욱 향상되었으며, 이는 가장 강력한 향상을 생성하는 것으로 보고되었습니다[40]. 게다가, 이러한 Ag 나노 입자는 서로 가까워져 "핫스팟"으로 많은 양의 갭을 생성했습니다[8]. 그러나 Ag 나노 입자의 지속적인 성장으로 인해 마침내 샘플 IV에서 함께 병합되고 간격이 동시에 사라지면서 SERS 활성이 감소했습니다. 따라서 샘플 III는 다른 샘플과 비교할 때 가장 높은 SERS 성능을 보여줍니다.
그런 다음 샘플 I-IV의 광촉매 성능을 R6G를 사용하여 조사했습니다. 그림 4c에서 볼 수 있듯이 R6G는 UV 조사에서 샘플 I-III에 의해 완전히 분해될 수 있습니다. 도 4c의 삽입도에서 보는 바와 같이, TiO2 TiO2의 핵심 -자성 미소구체의 Ag 합성물은 자외선 아래에서 여기될 수 있으며 전자는 TiO2에서 전달되었습니다. 전도대를 Ag 전도대로 전환한 다음 •O2와 같은 매우 활성인 산화 종을 생성합니다. - 및 •OH. 이러한 산화 종은 이후에 R6G의 분해로 이어질 수 있습니다[42]. 그러나 FOSTA 복합 미소구체에서 Ag 함량이 증가함에 따라 샘플 I-IV의 분해 능력은 감소하는 경향을 보여주었습니다. 이전 연구는 TiO2에 로드된 귀금속 나노입자를 보여줍니다. 우수한 촉매 성능을 달성하려면 최적화된 크기와 밀도가 필요합니다. 그리고 Ag 입자가 재결합 중심으로 작용할 수 있기 때문에 더 큰 Ag 함량은 광분해 성능에 해로울 수 있습니다. 따라서 우리 실험에서 Ag 함량이 증가함에 따라 총 분해 시간이 길어졌으며 샘플 III의 경우 거의 3시간에 달했습니다. 샘플 III는 상대적으로 더 약한 분해 효율을 나타내지만 흡수된 R6G 분자는 여전히 자가 세척 요구 사항을 충족하는 완전히 분해될 수 있습니다. 따라서 라만 강화가 가장 강한 샘플 III는 종합적인 고려를 바탕으로 조립된 SERS 기판을 위한 최적의 빌딩 블록이 되어야 합니다.
자기장 구배에 의해 구동되는 자기 패킹력이 입자의 국부적 집중을 유도하여 결정화 과정을 초기화할 수 있기 때문에 자기 조립은 매우 강력한 조립 방법으로 보고되었다[43]. 여기에서 외부 자기장에 의해 유도된 FOSTA 복합 미소구체(샘플 III, 아래 동일)는 초상자성 및 단분산 특성으로 인해 빠르고 효율적으로 정렬된 구조로 조립되었습니다. 그림 5a에서 볼 수 있는 바와 같이, 얻어진 단분산 FOSTA 복합 미소구체는 외부 자석 아래에서 대면적의 균일한 필름으로 성공적으로 조립될 수 있었고("자기 조립 필름"으로 명명), 육각형 패킹 구조는 그림 5b의 확대된 국소 영역. 비교를 위해 외부 자기장이 없는 FOSTA 복합 미소구체로 구성된 필름("자기조립 필름"이라고 함)도 구성했지만, 그림 5c에서는 무질서한 구조의 거친 필름을 얻었는데, 이는 용매 증발 동안 무작위 응집에 기인한 것입니다. 도 5d에서. 게다가, 자기 조립 필름은 자기 조립 필름보다 부드럽습니다. 이상의 결과는 FOSTA 복합 미소구체의 자기조립에 의해 얻을 수 있는 질서성 및 평활성을 포함하는 보다 균일한 필름을 입증하였다. 그림 5e 및 f에 표시된 것처럼 기판을 가로질러 20개 지점을 선택하여 외부 자기장이 있거나 없이 조립된 필름의 SERS 신호 재현성을 조사했습니다. R6G 용액의 농도는 10 -8 이었습니다. M 및 해당 라만 강도(1363cm -1 )는 도 5g에 기록되었다. 자기조립막의 평균 상대표준편차(RSD)는 약 0.05로 계산되어 약 0.197의 값으로 자기조립막의 평균 상대표준편차(RSD)보다 훨씬 낮았다. 또한 자기조립막에서 라만 피크의 세기가 평균적으로 자기조립막에서보다 약간 높은 것으로 관찰되었는데, 이는 입자 사이에 발생하는 2차 "핫스팟"에 기인하여 어레이 구조가 강화된 것을 드러낸다. 효과[44]. 요약하면, 위의 실험 결과는 자기 조립이 FOSTA 복합 미소구체에 감도와 재현성 모두에서 더 많은 이점을 부여했음을 나타냅니다. R6G의 농도 의존적 SERS 스펙트럼은 FOSTA 복합 미소구체의 검출 한계를 조사하기 위해 추가로 테스트되었습니다. 자기조립 필름의 검출 능력은 10 -6 의 광범위한 농도에 걸쳐 R6G 솔루션으로 평가되었습니다. ~ 10 -12 M. 그림 5h에서 FOSTA 복합 미소구체는 농도가 10 -6 인 명백한 향상 신호를 나타냅니다. ~ 10 -11 M, 모든 향상 피크는 10 -11 의 낮은 농도에서도 명확하게 관찰될 수 있었습니다. 그림 5c의 삽입에서 M. 1363cm -1 에서 측정된 로그 강도 피크는 R6G의 대수 농도에 대해 플롯되었습니다(추가 파일 1:그림 S3). R6G 감지의 선형 범위는 10 -6 입니다. ~ 10 -11 10ppb의 검출 한계(LOD)를 가진 M으로 설계된 SERS 시스템의 고감도 검출 기능을 나타냅니다[45, 46].
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(a의 SEM 이미지 , b ) 일반적인 자기 조립 필름 및 (c , d ) 일반적인 자체 조립 필름 및 SERS 신호 재현성(e ) 및 (f ), 각각. 1363cm -1 에서 피크의 강도 분포 자기 조립 필름 및 자기 조립 필름(g ) 및 자기 조립 필름의 농도 의존적 SERS 스펙트럼(h )
우리의 실험에서 SERS 기술과 광촉매 특성은 Ag 및 TiO2를 포함한 다양한 기능 층을 결합하여 통합되었습니다. 조개. 그들의 재활용 가능성은 그림 6과 같이 반복적인 SERS와 광분해 테스트를 통해 연구되었습니다. FOSTA 복합 미소구체는 먼저 R6G 분석물질이 포함된 용액에 담그고 SERS로 테스트한 다음 최종적으로 약 100분 동안 UV 광을 사용하여 탈이온수에 분산시켰습니다. 분 그런 다음 샘플을 탈이온수로 여러 번 세척하여 잔류 이온과 분자를 제거했습니다. 주요 피크가 사라지고 SERS 기질의 라만 스펙트럼이 새로운 것과 유사한 것을 관찰하였다. 분명히, 기질에 흡수된 분석물의 양이 매우 적기 때문에 자가 세척 목표를 실현하는 것은 매우 간단하고 쉽습니다. 기판이 깨끗해지면 여러 번 반복해서 사용할 수 있습니다. SERS 신호는 R6G의 라만 피크에서 3주기 후에 거의 감소하지 않았으며 자체 청소 후 매번 SERS 신호가 감지되지 않아 FOSTA 복합 미소구가 SERS 기판으로 반복적으로 사용될 수 있음을 보여주었습니다. 또한, 3번의 전체 주기 후에 FOSTA 복합 미세구의 형태는 그림 6의 삽입 이미지에서 볼 수 있듯이 형태의 명백한 변화를 나타내지 않으며, 이는 FOSTA 복합 미세구의 물리적 강도가 안정적임을 의미합니다.
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FOSTA 복합 미소구체로 조립된 SERS 기판의 재활용성
재현성이 높고 재활용 가능한 SERS 기판을 만들기 위해 집에서 만든 초음파 보조 반응 시스템에서 빌딩 블록으로 다기능 마이크로스피어를 개발했습니다. 외부 자기장 하에서 얻은 FOSTA 복합 미소구체는 매끄럽고 어레이 구조의 필름으로 조립되어 민감하고 재현 가능한 SERS 성능을 나타냅니다. TiO2로 인해 쉘, 사용된 FOSTA 복합 미소구체는 자가 세척 절차를 통해 추가로 재활용될 수 있습니다. 자기 미소구체에 SERS와 광촉매 기능을 통합함으로써 자기 조립 경로는 재현 가능하고 재활용 가능한 SERS 기판에 대한 유망한 기술입니다.
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나노물질
COVID-19는 이제 한동안 우리 마음의 최전선에 있었고 곧 아무데도 갈 것 같지 않습니다. 금속 가공업체는 기존의 틀을 벗어나 생각하고 창의력을 발휘하여 의료 장비 회사, 병원, 제조업체, 소매업체, 심지어 개인이 이 시기에 겪고 있는 추가 요구 사항을 충족할 수 있다면 현재 요구되는 이 영역에서 도움을 줄 수 있는 기회가 있습니다. 이 팬데믹 기간 동안 자동화와 직원 안전에 중점을 두는 두 가지 핵심 영역입니다. 잘 정립된 금속 가공업체는 자동화 인프라를 설계, 생성 및 설치하는 방법을 알고 있습니다. 자동화로 수행할 수
한동안 시중에서 FDM 3D 프린팅용 금속 필라멘트를 찾을 수 있었지만 모두 같은 것은 아닙니다. 차이점은 무엇입니까? 이 질문에 답하기 위해 차이점 금속 색상 필라멘트와 금속 충전 필라멘트 사이를 고려해야 합니다. 전자는 소량의 금속 입자를 포함합니다. (5% - 40%) 금속성 외관을 제공하며 미적 특성을 위해서만 사용됩니다. 입자 비율이 높을수록 해당 금속 재료의 시뮬레이션이 더 좋습니다. 금속으로 채워진 필라멘트의 경우 금속 입자 부하가 일반적으로 매우 높습니다 (80% 이상) 및 3D 프린팅된 부품을 소결 공정에 적용할
