Новости науки

Сотрудники Троицкого обособленного подразделения ФИАН им. П.Н. Лебедева, в тесном сотрудничестве с Московским педагогическим государственным университетом и другими организациями представили простую методику изготовления высокоэффективных SERS-активных поверхностей на основе растрескавшихся металлизированных полимерных трековых мембран. Метаповерхности формировались путем термического напыления металла (серебро, золото) на коммерческую трековую мембрану с последующим растяжением полученного композита металл/полимер. Поверхность используемых в работе композитных пленок в процессе растяжения покрывается системой нано- и микротрещин, в которых формируются т.н. «горячие точки» - области, в которых эффективность комбинационного рассеяния света от исследуемого вещества усиливается многократно), что позволяет детектировать и идентифицировать экстремально низкие количества вещества (вплоть до одиночных молекул). Результаты исследования были опубликованы в специальном выпуске престижного международного журнала The Journal of Chemical Physics (Q1) в специальном выпуске “The Ever-Expanding Optics of Single-Molecules and Nanoparticles”. https://doi.org/10.1063/5.0078451 [1].

Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния света (в частности, усиленное поверхностью комбинационное рассеяние света, англ., SERS) является мощным и перспективным инструментом для точного и воспроизводимого анализа структуры молекул следовых концентраций. Метод востребован в области криминалистики, в медицине и химической промышленности, применяется для экологического мониторинга. Принципиальным в этой направлении науки и технологий является поиск методов синтеза высоко эффективных SERS-поверхностей.

Авторы исследовали потенциал оригинальных метаповерхностей – одноосно- растянутых металлизированных трековых мембран для усиления на несколько порядков сигнала комбинационного рассеяния органических молекул и обнаружили (на примере органического красителя малахитовый зеленый) рост усиления SERS сигнала с увеличением деформации образцов, и еще большее усиление после их разгрузки и релаксации. Этот результат связан с релаксацией макроскопической деформации полимерной ТМ, которая насильственно стягивает металлическую пленку и тем самым уменьшает расстояния между «берегами» микротрещин. При этом увеличивается область существования усиленного SERS сигнала. Релаксационные свойства и поверхностная проводимость металлизированных ТМ были исследованы для подтверждения определяющей роли микротрещин в сигнале SERS и обнаружения корреляции между эффективностью SERS и параметрами синтеза. Таким образом, в данной работе была продемонстрирована тесная взаимосвязь электрических (проводимость), механических и оптических свойств.

Авторы работы входят в состав Ведущей научной школы РФ (НШ-776.2022.1.2) под руководством профессора РАН Наумова А.В.

P. Kovalets, E. P. Kozhina, I. V. Razumovskaya, S. A. Bedin, A. A. Piryazev, Yu. V. Grigoriev, and A. V. Naumov, "Toward single-molecule surface-enhanced Raman scattering with novel type of metasurfaces synthesized by crack-stretching of metallized track-etched membranes", J. Chem. Phys. 156, 034902 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0078451.