Alors que la médecine et la pharmacologie étudient les processus à l'échelle nanométrique, il est devenu de plus en plus important d'identifier et de caractériser différentes molécules. Spectroscopie Raman, une technique qui exploite la diffusion de la lumière laser pour identifier des molécules, a une capacité limitée à détecter des molécules dans des échantillons dilués en raison du faible rendement du signal.

Une équipe de chercheurs de l'Université d'Hyderabad en Inde a amélioré la détection moléculaire à de faibles niveaux de concentration en disposant des nanoparticules sur des nanofils pour améliorer la spectroscopie Raman. La spectroscopie Raman améliorée en surface (SERS) utilise des champs électromagnétiques pour améliorer la diffusion Raman et augmenter la sensibilité des colorants standard tels que le R6G de plus d'un milliard de fois.

L'équipe a décoré des nanofils de silicium alignés verticalement avec différentes densités de nanoparticules d'argent, en utilisant et en améliorant la forme 3-D de la structure. leurs résultats, publié dans le Journal de physique appliquée , montrent que leur appareil était capable d'améliorer les signaux Raman pour la protéine cytosine et le perchlorate d'ammonium d'un facteur 100, 000.

"La beauté est que nous pouvons améliorer la densité de ces nanofils en utilisant une chimie simple, " a déclaré Soma Venugopal Rao, l'un des auteurs de l'article. "Si vous avez une grande densité de nanofils, vous pouvez mettre plus de nanoparticules d'argent dans le substrat et augmenter la sensibilité du substrat."

L'application des nanostructures nécessaires aux dispositifs SERS reste un défi pour le domaine. La construction de ces structures en trois dimensions avec des nanofils de silicium a attiré l'attention pour leur surface plus élevée et leurs performances supérieures, mais les nanofils de silicium sont encore chers à produire.

Au lieu, l'équipe a pu trouver un moyen moins coûteux de fabriquer des nanofils de silicium et a utilisé une technique appelée gravure autocatalytique pour fabriquer une large gamme de nanofils. Ils ont « décoré » ces fils de nanoparticules d'argent à densités variables et contrôlées, ce qui a augmenté la surface des nanofils.

"L'optimisation de ces structures alignées verticalement a pris beaucoup de temps au début, " dit Nageswara Rao, un autre des auteurs de l'article. "Nous avons augmenté la surface et pour ce faire, nous devions changer le rapport hauteur/largeur."

Après avoir optimisé leur système pour détecter le colorant Rhodamine à un niveau nanomolaire, ces nouveaux substrats, l'équipe a construit une sensibilité Raman améliorée d'un facteur 10, 000 à 100, 000. Les substrats ont détecté des concentrations de cytosine, un nucléotide trouvé dans l'ADN, et perchlorate d'ammonium, une molécule à potentiel de détection d'explosifs, dans des concentrations aussi diluées que 50 et 10 micromolaires, respectivement.

Les résultats ont donné à l'équipe des raisons de croire qu'il serait bientôt possible de détecter des composés à des concentrations à l'échelle nanomolaire ou même picomolaire, dit Nageswara Rao. Les travaux de l'équipe ont ouvert plusieurs pistes de recherches futures, en expérimentant différentes nanoparticules comme l'or, augmenter la netteté des nanofils ou tester ces dispositifs sur plusieurs types de molécules.